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  • 喜報 | “鋰硫電池反應新機制研究”入選2023年度“中國科學十大進展”

    更新時間:2024-03-01      點擊次數:417

    2月29日,國家自然科學基金委員會發布2023年度中國科學十大進展。廈門大學化學化工學院、固體表面物理化學國家重點實驗室廖洪鋼教授(超新芯科技總經理)、孫世剛院士團隊和北京化工大學陳建峰等研究成果“發現鋰硫電池界面電荷存儲聚集反應新機制”入選。

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    廖洪鋼教授(左)參加2023年度中國科學十大進展發布會并代表團隊領獎


     

     

    發現鋰硫電池界面電荷存儲聚集反應機制


     

    電化學原位透射電子顯微鏡技術研究鋰硫電池界面反應


    鋰硫電池具有極、高的能量密度(理論值:2600 Wh kg-1)和較低的成本,然而受限于傳統原位表征工具的時空分辨率及鋰硫體系的不穩定性和環境敏感性等因素,在原子/納米尺度上對鋰硫電池界面反應的理解尚不深入。廈門大學廖洪鋼、孫世剛和北京化工大學陳建峰等采用CHIPNOVA(超新芯)透射電鏡液體電化學原位系統,耦合真實電解液環境和外加電場,實現對鋰硫電池界面反應原子尺度動態實時觀測和研究。發現電池活性材料表面分子聚集成為分子團進行反應,電荷轉移可以首先存儲在聚集分子團中,分子團得到電子但不會發生轉化,直到獲得足夠電子后瞬時結晶轉化。而沒有活性的材料表面遵循經典的單分子反應途徑,多硫化鋰分子逐步轉化為Li2S。模擬計算表明,活性中心與多硫化鋰之間的靜電作用促進了Li+和多硫分子的聚集,證實分子聚集體中的電荷可以自由轉移。近百年來,電化學界面反應通常被認為僅存在“內球反應”和“外球反應”單分子途徑。該研究揭示了電化學界面反應存在第三種“電荷存儲聚集反應”機制,加深了對多硫化物演變及其對電池表界面反應動力學影響的認識,為下一代鋰硫電池設計提供指導。

    以上來源:中國科學院院刊、廈大化學化工學院

     

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    廖洪鋼 教授

    廈門大學

    科研工作介紹:開發多種原位電鏡芯片反應器及系統,將液體、氣體引入電子顯微鏡并與電、熱、光、力等外場相結合,實現原子尺度實時成像、價態等動態反應過程信息獲取,為化學、材料基礎研究及應用提供了一個新的微觀視角。實時觀察研究了溶液中多種納米晶的成核生長及形貌演變過程,革新了納米晶生長規律的認識,被報道為“塑造納米晶體的未來”,“改變了一百多年來對晶體生長規律的認知”。近百年來電化學界面反應通常被認為僅存在“內球反應”和“外球反應”單分子途徑,電化學反應的原位研究在原子/分子尺度揭示了電極表面分子、離子的聚集形態、電子轉移反應過程,發現電化學界面反應存在第三種“電荷存儲聚集反應”機制,為下一代電池設計提供指導。

     

     

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    “中國科學十大進展”遴選活動旨在宣傳我國重大基礎研究科學進展,激勵廣大科技工作者的科學熱情,開展基礎研究科學普及,促進公眾了解、關心和支持基礎研究,在全社會營造濃厚的科學氛圍。自2005年啟動以來,已成功舉辦18屆。“中國科學十大進展”遴選活動堅持由第三方推薦的原則,并由基礎研究領域的高水平專家學者廣泛參與投票,確保遴選結果的公正性和代表性。歷年入選進展較為全面地記錄了我國基礎科學研究的重要成果,得到了社會各界廣泛關注,已成為盤點我國基礎研究領域年度重大科學成果的品牌活動。

     

    2023年度第19屆“中國科學十大進展”遴選活動由國家自然科學基金委員會主辦,國家自然科學基金委員會高技術研究發展中心(基礎研究管理中心)和科學傳播與成果轉化中心承辦,《中國基礎科學》《科技導報》《中國科學院院刊》《中國科學基金》《科學通報》協辦,分為推薦、初選、終選、審議4個環節?!吨袊A科學》等推薦了2022年12月1日至2023年11月30日期間正式發表的600多項科學研究成果,由近100位相關學科領域專家從中遴選出30項成果,在此基礎上邀請了包括中國科學院院士、中國工程院院士在內的2100多位基礎研究領域高水平專家對30項成果進行投票,評選出10項重大科學研究成果,經國家自然科學基金委員會咨詢委員會審議,最終確定了入選2023年度“中國科學十大進展”的成果名單。


    入選名單

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