如影随形

中国科大初次报道可充电锂金属

发布时间：2025-02-04 08:33编辑：[db:作者]浏览（163）

克日，中国迷信技巧年夜学化学与资料迷信学院陈维教学课题组在国际期刊《德国利用化学》（Angew. Chem. Int. Ed）宣布了题为“Rechargeable lithium-hydrogen gas batteries”的研讨文章，初次报道了氢气电极作为正极的电池化学新系统，为基于氢气正极计划高机能电池供给了一种新道路。氢气（H2）作为最具远景且经济高效的可再生资本之一，凭仗其适合的氧化复原电位（0 V vs. SHE）、低过电位（约0 V）以及临时稳固性，可在与高活性电催化剂（如Pt/C）联合时，成为一种极具吸引力的电池电极资料。自20世纪60年月以来，可充电的镍-氢气（Ni-H）电池化学因其高稳固性、牢靠性跟持久性，已被NASA胜利利用于航空航天范畴超越30年。比年来，中国迷信技巧年夜学陈维教学课题组聚焦于氢气电池，创制了差别范例的氢气电池系统(Adv. Mater. 2024, 2412108; Chem. Rev. 2022, 122, 16610-16751)，包含进步的镍-氢气电池(Adv. Mater. 2023, 2300502)、卤素-氢气电池(JACS 2023, 145, 25422-25430)、质子-氢气电池(JACS 2021, 143, 20302-20308)以及碳-氢气电池(Nat. Commun. 2022, 13, 2805)等，以其出色的轮回稳固性从新遭到存眷，并在年夜范围储能中展示出宏大潜力。这些系统均将氢气电极用作负极。但是，基于氢气负极的电池在0.8-1.4 V的无限任务电压下运转，能量密度绝对较低。因而，作者提出，氢气的优良氧化复原特征不只使其可作为负极，还可作为极具潜力的正极，与低电位负极配对。基于氢气正极的电池在与碱金属负极联合时，可展示出更高的能量密度跟任务电压。此中，锂金属负极在高电压跟高能量密度的氢气电池利用中存在宏大潜力。图一：Li-H电池构造跟任务表示图。该论文初次报道了一种可充电锂金属-氢气（Li-H）电池，该电池应用了最轻的两种元素Li跟H。Li-H电池经由过程正极的反映H2/H+跟负极的Li/Li+堆积消融反映实现稳固运转。H2正极的优良特征使该电池展示出极具吸引力的电化学机能，包含高达2825 Wh kg-1的实践比能量、3 V的放电电压、99.7%的轮回能量效力、5-20 mAh cm-2的可逆面目面貌量、-20-80 ℃的宽任务温区及活性资料的高应用率。别的，作者进一步构建了一种无负极Li-H电池，在初次充电时从低本钱的锂盐中堆积锂金属天生负极，进一步晋升了电池的现实能量密度跟经济实用性。该任务为基于氢气正极计划高机能储能电池供给了一种新道路。图二：Li-H电池综合电化学机能展现。a倍任性能；b-c长轮回稳固性；d-e低温机能；f-g高温机能。中国迷信技巧年夜学化学与资料迷信学院博士后刘再春跟博士研讨生马毅睿为该论文的独特第一作者，中国迷信技巧年夜学化学与资料迷信学院、合肥微标准物资迷信国度研讨核心的陈维教学为该论文的第一通信作者，配合者包含深圳年夜学杨金龙教学。该研讨任务失掉天然迷信基金委严重研讨打算名目跟面上名目，中国科年夜翻新团队培养基金，中国科年夜人才团队名目以及中国迷信技巧年夜学理化试验核心、超算核心跟微纳核心供给的辅助。论文链接：https://doi.org/10.1002/ange.202419663(化学与资料迷信学院，微标准物资迷信国度研讨核心，科研部)