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本網(wǎng)訊（化學(xué)化工學(xué)院）近日，我校化學(xué)化工學(xué)院/高分子及能源化學(xué)研究院陳義旺教授/袁凱教授團(tuán)隊(duì)在儲(chǔ)能新材料技術(shù)領(lǐng)域取得重要研究進(jìn)展，通過(guò)構(gòu)造和精準(zhǔn)調(diào)控分級(jí)多孔結(jié)構(gòu)，制備具有高活性位點(diǎn)密度及利用率的系列碳基儲(chǔ)能材料實(shí)現(xiàn)高性能鋅離子電容器和鋅空電池。

鋅離子電容器在大規(guī)模儲(chǔ)能方面有著廣闊的前途，但碳基正極材料能量密度較低，限制了鋅離子電容器的性能及應(yīng)用。為了解決碳正極材料儲(chǔ)鋅活性位點(diǎn)匱乏的問(wèn)題，陳義旺教授/袁凱教授團(tuán)隊(duì)提出了消除微孔限域策略，優(yōu)化電極材料孔結(jié)構(gòu)與載流子匹配，有效提高活性位點(diǎn)利用率，從而進(jìn)一步提高鋅離子電容器的能量密度和循環(huán)耐久性。此外，通過(guò)原位電化學(xué)石英晶體微天平和原位拉曼光譜系統(tǒng)性地詮釋了Zn²⁺、H⁺和SO₄^2-之間的共吸附機(jī)理以及可逆化學(xué)吸附機(jī)理。此項(xiàng)研究為實(shí)現(xiàn)高功率和高能量密度鋅離子電容器提供新途徑。

鋅空電池具有超高的比容量，安全可靠、綠色環(huán)保而且價(jià)格低廉，在軍事裝備、新能源交通、電網(wǎng)并網(wǎng)、應(yīng)急電源和電子設(shè)備領(lǐng)域均有著巨大的潛力。然而，正極氧還原反應(yīng)的緩慢動(dòng)力學(xué)過(guò)程嚴(yán)重影響著鋅空電池的放電效率。基于此，團(tuán)隊(duì)通過(guò)納米乳液誘導(dǎo)聚合自組裝策略制備了含鐵單原子的氮硫共摻雜多孔碳納米籠，精確調(diào)控納米孔結(jié)構(gòu)使催化活性中心的利用率最大化，應(yīng)用于鋅空電池大幅提高了放電功率密度和比容量。此外，這項(xiàng)工作發(fā)展了原位電化學(xué)掃描顯微鏡對(duì)于催化劑活性位點(diǎn)密度和利用率進(jìn)行定性和定量分析的方法，為合理設(shè)計(jì)高性能催化劑應(yīng)用于能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換提供指導(dǎo)。

團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期圍繞能量轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)器件關(guān)鍵材料與技術(shù)等方面開(kāi)展研究，發(fā)展了一套可全自動(dòng)化印刷制備工藝，實(shí)現(xiàn)大面積柔性固態(tài)能量轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)器件（太陽(yáng)電池、超級(jí)電容器、金屬-空氣電池）的制備、集成及應(yīng)用。近幾年，團(tuán)隊(duì)系列研究成果發(fā)表在Nat. Commun.; JACS; Angew. Chem.; Adv. Mater; CCS Chem.等國(guó)內(nèi)外知名期刊上，申請(qǐng)并獲批系列專(zhuān)利，在能量轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)器件產(chǎn)業(yè)化專(zhuān)利技術(shù)成果應(yīng)用方面取得突破進(jìn)展，為推進(jìn)“雙一流學(xué)科”儲(chǔ)能新材料技術(shù)方向的建設(shè)提供重要支撐。

相關(guān)研究成果連續(xù)發(fā)表在國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊 Advanced Materials  (IF = 32.086）上，論文第一作者分別為南昌大學(xué)博士研究生王立和唐纖秾?zhuān)?/span>南昌大學(xué)為論文第一及通訊作者單位。

論文鏈接：

1. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202203744

2. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202208942

編    輯：涂金鳳

責(zé)任編輯：許  航