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助力现代社会可持续发展 电化学储能技术迎来新突破
2024年06月17日 13:30:59
来源：化工仪器网 作者：小王 点击量：5834
“双碳”目标是现阶段社会发展的一个重要目标，而实现这一目标的关键在于能源改革，简单的说就是要保证能源满足环境友好的同时，又可以兼顾利用效率，确保社会的稳定运行。在这个过程中，高性能电化学储能器件便成为了一个重要的突破口，一系列绿色电能产业也随之迎来了飞速发展。
【化工仪器网 行业百态】“双碳”目标是现阶段社会发展的一个重要目标，而实现这一目标的关键在于能源改革，简单的说就是要保证能源满足环境友好的同时，又可以兼顾利用效率，确保社会的稳定运行。在这个过程中，高性能电化学储能器件便成为了一个重要的突破口，一系列绿色电能产业也随之迎来了飞速发展。
近日，武汉理工大学麦立强教授团队在《自然·催化》杂志上发表了一项重要研究成果，他们提出了一种基于锌离子介导催化作用实现超快充电池的新机制，并成功研制出超高功率、本质安全的水系锌离子电池，这一突破性的成果为下一代超快充电池的开发应用提供了新的理论基础和技术路径。
水系锌离子电池作为一种新型储能技术被认为是锂电池的有力竞争者。一方面，其安全、快充、成本低廉和环境友好等突出优势，使其具备很高的发展价值；另一方面，其在极端环境下展示出的潜能，使其在电动汽车、人工智能、智能电网等战略性新兴产业中展现出巨大的应用前景。
但即便如此，水系锌离子电池却也存在很大的发展壁垒——传统离子穿梭模型反应速率受限于菲克第二定律的极限，难以实现倍率性能的突破。而麦立强教授团队的新成果便是针对这个问题开展的。
团队创新性地提出了离子介导催化存储理论，并通过实验验证了这一理论的可行性。他们发现，通过调控电极材料和电解液中的阳离子对溶剂鞘层水的吸附，可以显著影响水裂解的反应速率和产物，从而实现远超传统电池反应速率的快充性能。这一发现不仅合理解释了水系锌离子电池的快充性能反常，更为电池快充技术提供了新的理论依据。
在此基础上，研究团队采用三维多孔石墨烯气凝胶限域氮化钒纳米簇作为电极材料，让电池比容量在300A g-1的高电流密度下达到了577.1mAh g-1。而这一数据也为电池快充技术提供新的理论依据，对于材料科学、电化学、储能科学、能源转化科学的交叉融合有重要的促进价值。
而正如一开始提到的，高性能电化学储能器件的发展将推动节能减排和可持续发展。从现有技术的角度来说，可再生能源并网、分布式能源、智能微电网等领域中存在的能源浪费和排放问题都可能借由高性能电化学储能器件来寻求解决。高性能电化学储能器件是连接电力发、输、配、用，提高多元能源系统的安全性、灵活性和可调性，引领全球能源互联网建设的技术核心之一。因此从这个角度来看，团队的这一突破性成果恰恰为电化学的发展注入了新的活力，我们也有理由相信随着技术的进一步成熟，它将为现代社会的可持续发展做出更大的贡献。
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