科学家“算”出新型电池材料 能“锁住”能量充得更快_快资讯

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记者11月5日从天津大学获悉，该校国家储能技术产教融合创新平台吉科猛-易默德研究团队联合上海交通大学等国内外科研单位，通过先进的理论计算方法，预言了一类新型二维拓扑二硫化物单层材料（HfTiTe4、ZrTiTe4和HfZrTe4），为高性能电池技术发展提供了重要的科学理论支撑。相关研究成果已在线发表在《先进科学》上。

据了解，在能源存储技术快速发展的今天，锂离子电池和钠离子电池虽已广泛应用于便携式电子设备、电动汽车和大规模储能系统，但传统电池材料在储电量、充电速度和循环寿命等方面仍面临诸多挑战。

研究团队通过计算模拟发现，这类新型二维材料作为负极活性材料，具备丰富的锂、钠离子存储位点和超快的离子传输能力，可显著提升电池的快充性能。同时，作为硫正极材料载体，它们能有效锚定并催化转化多硫化物中间体，有望大幅延长正极循环寿命并优化其快充表现。

“具体而言，该材料用于电池负极时，储存锂离子的理论容量达每克1.60安时，储存钠离子时为每克1.35安时。”吉科猛进一步解释，离子在材料中迁移的阻力很小，扩散势垒分别低至0.206电子伏和0.046电子伏，这些性能优于现有多种二维材料，为电池研发提供了新的可能。

目前常用的锂硫电池和钠硫电池中，多硫化物容易在充放电过程中发生迁移，影响电池稳定性和效率。研究团队通过理论计算发现，这类新型二维材料表面具有特殊的化学特性和吸附能力，能够有效固定多硫化物，抑制其“穿梭效应”，从而提升电池的循环稳定性与充电效率。

此外，该材料在从室温到约227℃的宽温度范围内，仍能保持良好的热稳定性和动力学性能，为新能源汽车高温环境下运行、工业储能系统在高温工况下的应用以及便携设备高功率放电等场景，提供了关键的理论依据。