近日，中国科学技能年夜学化学与质料科学学院季恒星传授、武晓君传授团队结合加州理工洛杉矶分校段镶锋传授团队，于快充型锂离子电池范畴取患上冲破性进展。研究职员乐成冲破传统意思上固/液、固/气等两相界面上的电催化模子，实现了一种全新的“固相电催化”，并乐成将该计谋运用在纯固相反映的负极质料中，从而实现了锂离子电池于到达302 Wh kg-1高能量密度的同时实现9min充电至80%。相干结果以“Solid-State Electrocatalysis in Heteroatom-Doped Alloy Anode Enables Ultrafast Charge Lithium-Ion Batteries”为题在7月17日揭晓在J. Am. Chem. Soc.上。

图1：固相电催化的设计理念以及相干软包电池机能

以合金化反映来存储锂离子的负极质料（如硅、磷等），相对于在传统的石墨负极具备较着更高的比容量（ 2000 mAh g-1）。然而这种负极质料存储锂离子历程中缓慢的锂化反映动力学是限定该质料系统快充机能的重要要素。电化学研究中常选用电催化的计谋来提高反映动力学，然而合金化反映电极质料的锂化反映历程中，反映物以及天生物是彻底的固相接触，反映物以及天生物之间不存于通例电催化所需要的两相界面。是以催化合金化反映负极质料以及锂离子的反映动力学今朝仍旧是研究空缺。

针对于以上问题，季恒星传授结合武晓君以及段镶锋传授团队提出异质原子掺杂催化以及进化类负极质料的转化反映速度。联合理论计较以及原位X射线接收谱测试，可以获得如下物理图象（图1）：少许的杂原子掺杂（1~5%原子比）可以或许为合金型负极质料合金化反映提供高反映活性的位点，促成固有化学键的断裂，使患上负极质料于掺杂位点负极连续断键破裂成更多更小的布局单位，为进一步的反映提高更多的反映位点，从而降低反映阻抗，提高反映动力学。将合成的硫掺杂磷负极（S/bP）以及商用的钴酸锂（LCO）正极配对于拆卸的软包电池，乐成实现了302 Wh kg-1的能量密度，9min充电至80%的容量，而且该快充机能可以或许不变轮回跨越300圈，

中国科学技能年夜学周恩（玻士）、金洪昌（副传授）为论文配合第一作者。该研究是季恒星传授团队于高功率、高能量锂离子电池范畴的最新结果，对于快充型电池财产化以及新型电催化反映的根蒂根基研究具备鞭策作用。该事情遭到国度天然科学基金委、国度科技部、中国科学院战略型先导科技专项基金、中心高校根蒂根基科研基金的撑持。

附文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c03680

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