助力現(xiàn)代社會可持續(xù)發(fā)展 電化學(xué)儲能技術(shù)迎來新突破

上海自動化儀表有限公司“雙碳”目標是現(xiàn)階段社會發(fā)展的一個重要目標，而實現(xiàn)這一目標的關(guān)鍵在于能源改革，簡單的說就是要保證能源滿足環(huán)境友好的同時，又可以兼顧利用效率，確保社會的穩(wěn)定運行。在這個過程中，高性能電化學(xué)儲能器件便成為了一個重要的突破口，一系列綠色電能產(chǎn)業(yè)也隨之迎來了飛速發(fā)展。

　　近日，武漢理工大學(xué)麥立強教授團隊在《自然·催化》雜志上發(fā)表了一項重要研究成果，他們提出了一種基于鋅離子介導(dǎo)催化作用實現(xiàn)超快充電池的新機制，并成功研制出功率、本質(zhì)安全的水系鋅離子電池，這一突破性的成果為下一代超快充電池的開發(fā)應(yīng)用提供了新的理論基礎(chǔ)和技術(shù)路徑。

　　水系鋅離子電池作為一種新型儲能技術(shù)被認為是鋰電池的有力競爭者。一方面，其安全、快充、成本低廉和環(huán)境友好等突出優(yōu)勢，使其具備很高的發(fā)展價值；另一方面，其在環(huán)境下展示出的潛能，使其在電動汽車、人工智能、智能電網(wǎng)等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。

　　但即便如此，水系鋅離子電池卻也存在很大的發(fā)展壁壘——傳統(tǒng)離子穿梭模型反應(yīng)速率受限于菲克定律的極限，難以實現(xiàn)倍率性能的突破。而麥立強教授團隊的新成果便是針對這個問題開展的。

　　團隊創(chuàng)新性地提出了離子介導(dǎo)催化存儲理論，并通過實驗驗證了這一理論的可行性。他們發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)控電極材料和電解液中的陽離子對溶劑鞘層水的吸附，可以顯著影響水裂解的反應(yīng)速率和產(chǎn)物，從而實現(xiàn)遠超傳統(tǒng)電池反應(yīng)速率的快充性能。這一發(fā)現(xiàn)不僅合理解釋了水系鋅離子電池的快充性能反常，更為電池快充技術(shù)提供了新的理論依據(jù)。

　　在此基礎(chǔ)上，研究團隊采用三維多孔石墨烯氣凝膠限域氮化釩納米簇作為電極材料，讓電池比容量在300A g-1的高電流密度下達到了577.1mAh g-1。而這一數(shù)據(jù)也為電池快充技術(shù)提供新的理論依據(jù)，對于材料科學(xué)、電化學(xué)、儲能科學(xué)、能源轉(zhuǎn)化科學(xué)的交叉融合有重要的促進價值。

　　上海自動化儀表有限公司而正如一開始提到的，高性能電化學(xué)儲能器件的發(fā)展將推動節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展。從現(xiàn)有技術(shù)的角度來說，可再生能源并網(wǎng)、分布式能源、智能微電網(wǎng)等領(lǐng)域中存在的能源浪費和排放問題都可能借由高性能電化學(xué)儲能器件來尋求解決。高性能電化學(xué)儲能器件是連接電力發(fā)、輸、配、用，提高多元能源系統(tǒng)的安全性、靈活性和可調(diào)性，全球能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的技術(shù)核心之一。因此從這個角度來看，團隊的這一突破性成果恰恰為電化學(xué)的發(fā)展注入了新的活力，我們也有理由相信隨著技術(shù)的進一步成熟，它將為現(xiàn)代社會的可持續(xù)發(fā)展做出更大的貢獻。