在科技日新月異的今天，電池技術(shù)的每一次創(chuàng)新都牽動(dòng)著電動(dòng)汽車、人工智能和智能電網(wǎng)等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的脈搏。6月16日，武漢理工大學(xué)傳來令人振奮的消息，該校材料科學(xué)與工程學(xué)院麥立強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)與全球合作者聯(lián)手，成功提出并驗(yàn)證了基于鋅離子介導(dǎo)催化作用實(shí)現(xiàn)超快充電池的新機(jī)制，進(jìn)而研發(fā)出了超高功率、本質(zhì)安全的水系鋅離子電池。這一重大研究成果不僅為我國(guó)“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供了有力支撐，也為下一代超快充電池的開發(fā)應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)。

水系鋅離子電池，作為一種以水作為電解液的電池，自誕生之初就因其安全、快充、成本低廉和環(huán)境友好等顯著優(yōu)勢(shì)而受到廣泛關(guān)注。然而，在電池技術(shù)的發(fā)展過程中，傳統(tǒng)的離子穿梭模型反應(yīng)速率受限于菲克第二定律的極限，一直難以在倍率性能上實(shí)現(xiàn)重大突破。面對(duì)這一國(guó)際難題，麥立強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)?wèi){借其深厚的學(xué)術(shù)功底和敏銳的科研洞察力，創(chuàng)新性地提出了離子介導(dǎo)催化存儲(chǔ)理論。

這一理論的核心在于，通過調(diào)控電極材料和電解液中的陽(yáng)離子對(duì)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。這種機(jī)制不僅打破了傳統(tǒng)電池反應(yīng)速率的限制，更實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)超傳統(tǒng)電池的快充性能。在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)通過三維多孔石墨烯氣凝膠限域氮化釩納米簇的巧妙設(shè)計(jì)，成功實(shí)現(xiàn)了催化模型預(yù)測(cè)的超快充和超高倍率性能。在高達(dá)300A g-1的電流密度下，電池的比容量依然能夠達(dá)到驚人的577.1mAh g-1，這一數(shù)據(jù)不僅展示了該技術(shù)的強(qiáng)大潛力，也為未來電池技術(shù)的發(fā)展提供了新的方向。

值得一提的是，這一研究成果日前已經(jīng)在國(guó)際頂級(jí)期刊《自然·催化》上發(fā)表，標(biāo)志著武漢理工大學(xué)在電池快充技術(shù)領(lǐng)域取得了重大突破。這也是該校首次以第一完成單位在該期刊上發(fā)表高水平研究論文，彰顯了學(xué)校在材料科學(xué)、電化學(xué)、儲(chǔ)能科學(xué)和能源轉(zhuǎn)化科學(xué)等領(lǐng)域的強(qiáng)大實(shí)力。

麥立強(qiáng)教授作為該研究的共同通訊作者之一，表示：“我們很高興能夠?yàn)殡姵乜斐浼夹g(shù)的發(fā)展提供新的理論依據(jù)和技術(shù)路徑。這一成果的取得離不開團(tuán)隊(duì)成員的共同努力和合作，也離不開國(guó)內(nèi)外同行的支持和幫助?！蓖瑫r(shí)，他也強(qiáng)調(diào)，未來團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)致力于推動(dòng)材料科學(xué)、電化學(xué)、儲(chǔ)能科學(xué)和能源轉(zhuǎn)化科學(xué)的交叉融合，為電池技術(shù)的發(fā)展貢獻(xiàn)更多力量。

隨著電動(dòng)汽車、人工智能和智能電網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)高性能電化學(xué)儲(chǔ)能器件的需求也將持續(xù)增長(zhǎng)。武漢理工大學(xué)麥立強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)的這一研究成果無疑為這些產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入了新的活力。我們有理由相信，在不久的將來，這一技術(shù)將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用和推廣，為人們的生活帶來更多便利和美好。