中國儲能網(wǎng)訊：記者11月10日從天津大學獲悉，該校國家儲能技術產教融合創(chuàng)新平臺吉科猛—易默德團隊聯(lián)合上海交通大學等國內外科研機構，通過先進的理論計算方法，預言了一類新型二維拓撲二硫化物單層材料，為高性能電池技術發(fā)展提供了重要的科學理論支撐。相關研究成果在線發(fā)表于期刊《先進科學》。
在能源存儲技術快速發(fā)展的今天，鋰離子電池和鈉離子電池雖已廣泛應用于便攜式電子設備、電動汽車和大規(guī)模儲能系統(tǒng)，但傳統(tǒng)電池材料在儲電量、充電速度和循環(huán)壽命等方面仍面臨諸多挑戰(zhàn)。
研究團隊通過計算模擬發(fā)現(xiàn)，這類新型二維材料作為負極活性材料，鋰、鈉離子存儲位點豐富，并具備超快離子傳輸能力，可顯著提升電池的快充性能。同時，作為硫正極材料載體，它們能有效錨定并催化轉化多硫化物中間體，有望大幅延長正極循環(huán)壽命并優(yōu)化其快充表現(xiàn)。
“具體而言，該材料用于電池負極時，儲存鋰離子的理論容量達每克1.60安時，儲存鈉離子的理論容量為每克1.35安時。”吉科猛進一步解釋，離子在材料中遷移的阻力很小。這些性能優(yōu)于現(xiàn)有多種二維材料，為電池研發(fā)提供了新可能。
目前，在常用的鋰硫電池和鈉硫電池中，多硫化物容易在充放電過程中發(fā)生遷移，影響電池穩(wěn)定性和效率。研究團隊通過理論計算發(fā)現(xiàn)，新型二維材料表面具有特殊的化學特性和吸附能力，能夠有效固定多硫化物，抑制其“穿梭效應”，從而提升電池的循環(huán)穩(wěn)定性與充電效率。
此外，該材料在從室溫到約227℃的寬溫度范圍內，仍能保持良好熱穩(wěn)定性和動力學性能，為新能源汽車在高溫環(huán)境下的運行、工業(yè)儲能系統(tǒng)在高溫工況下的應用以及便攜設備的高功率放電等場景提供了關鍵理論依據(jù)。
