材料科學與工程學院劉萬強教授課題組在金屬離子電池聚合物正極迭代設計研究方面取得新突破
近日，材料科學與工程學院劉萬強教授課題組在金屬離子電池聚合物正極的迭代設計研究方面取得新突破，在國際頂級期刊《科學通報》（中科院1區，TOP期刊）上發表了題為“金屬離子電池聚合物正極的迭代設計”的研究性文章，材料科學與工程學院博士生郭俊為該論文第一作者，劉萬強教授為第一通訊作者。
水系鋅離子電池由于良好的資源可持續及安全性，在多種儲能系統中引起了廣泛的研究興趣。然而，由于缺乏合適的正極材料，ZIBs的實際應用仍然充滿挑戰。在現有的正極材料中，如二氧化錳、五氧化二釩、普魯士藍類似物等，大多遵循鋅離子嵌入/脫出機制，這種機制通常伴隨著大的體積和晶格變化，導致無機材料的結構塌陷，從而導致容量的快速衰減和循環壽命的縮短。與無機材料不同，帶有軟晶格的有機電極材料（OEMs）具有特殊的離子存儲/釋放協調機制，它很容易適應Zn2+的存儲；此外，OEMs主要由天然豐富的元素組成，如C、N和O，使其具有結構的靈活性、環境友好性和資源的可再生性，這些優勢使它們成為一種很有前途的ZIBs正極材料。
研究過程中，劉萬強課題組構建了一系列聚合物模型，通過從點到線和面的分子設計過程探究了聚合物構型與其相應電化學性能的關系。從點到線的演化不僅可以提高結構穩定性和電子傳導能力，還可以調整活性位點的排列，促進Zn2+的存儲；從線到面的過程除進一步增強上述性能外，還在結構內部構建離子擴散通道，促進離子的高效遷移。此外，聚合物在有機電解液體系中也展現出廣泛的離子適應性，在鋰、鈉、鉀離子電池中同樣具備良好的電化學性能，本工作所提出的聚合物迭代設計為實現鋅-有機電池的高穩定性提供了重要的見解。
此項目得到了吉林省科技廳自然科學基金面上項目、重慶市科技局自然科學基金面上項目的支持。
（供稿：材料科學與工程學院 撰稿：劉萬強 審核：段潛 編輯：周南）
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