近开云体育app日，中国科学手艺年夜学化学与材料科学学院季恒星传授、武晓君传授团队结合加州理工洛杉矶分校段镶锋传授团队，在快充型锂离子电池范畴获得冲破性进展。研究人员成功冲破传统意义上固/液、固/气等两相界面上的电催化模子，实现了一种全新的“固相电催化”，并成功将该策略利用在纯固相反映的负极材猜中，从而实现了锂离子电池在到达302 Wh kg-1高能量密度的同时实现9min充电至80%。相干功效以“Solid-State Electrocatalysis in Heteroatom-Doped Alloy Anode Enables Ultrafast Charge Lithium-Ion Batteries”为题在7月17日颁发在J. Am. Chem. Soc.上。

图1：固相电催化的设计理念和相干软包电池机能

以合金化反映来存储锂离子的负极材料（如硅、磷等），相对传统的石墨负极具有较着更高的比容量（ 2000 mAh g-1）。但是这类负极材料存储锂离子进程中缓慢的锂化反映动力学是限制该材料系统快充机能的首要身分。电化学研究中常选用电催化的策略来提高反映动力学，但是合金化反映电极材料的锂化反映进程中，反映物和生成物是完全的固相接触，反映物和生成物之间不存在常规电催化所需要的两相界面。是以催化合金化反映负极材料和锂离子的反映动力学今朝依然是研究空白。

针对以上问题，季恒星传授结合武晓君和段镶锋传授团队提出异质原子搀杂催化和进化类负极材料的转化反映速度。连系理论计较和原位X射线接收谱测试，可以获得以下物理图象（图1）：少许的杂原子搀杂（1~5%原子比）可以或许为合金型负极材料合金化反映供给高反映活性的位点，增进固有化学键的断裂，使得负极材料在搀杂位点负极延续断键割裂成更多更小的布局单位，为进一步的反映提高更多的反映位点，从而下降反映阻抗，提高反映动力学。将合成的硫搀杂磷负极（S/bP）和商用的钴酸锂（LCO）正极配对组装的软包电池，成功实现了302 Wh kg-1的能量密度，9min充电至80%的容量，而且该快充机能可以或许不变轮回跨越300圈，

中国科学手艺年夜学周恩（博士）、金洪昌（副传授）为论文配合第一作者。该研究是季恒星传授团队在高功率、高能量锂离子电池范畴的最新功效，对快充型电池财产化和新型电催化反映的根本研究具有鞭策感化。该工作遭到国度天然科学基金委、国度科技部、中国科学院计谋型先导科技专项基金、中心高校根本科研基金的撑持。

附文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c03680

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