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新型电池突破!锂/钠 - 氯气电池迎来春天

已有 2966 次阅读 2025-9-30 10:11 |个人分类:封面故事|系统分类:论文交流

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宝子们,今天要给大家分享一个超厉害的电池研究成果👏!

现在我们用的各种电子设备都离不开电池,而科学家们一直在寻找能量密度更高、性能更优的电池。锂/钠 - 氯气电池就是其中一种很有潜力的新型电池,它利用氯气和锂/氯化钠的氧化还原反应来发电,理论上能储存超多能量💪。

但是呢,这种电池一直有个让人头疼的问题。工作时产生的绝缘氯化锂或氯化钠会堆积在阴极,让阴极“罢工”,电池容量下降,使用寿命也变短了😔。

不过,最近科学家们有了重大突破🎉!他们发现多孔碳里的吡啶氮会发生质子化反应,变成更活跃的质子化吡啶氮结构。这种变化就像给电池施了魔法一样,让碳材料表面的电荷重新分布。研究表明,质子化吡啶氮掺杂的碳材料能降低氯化锂或氯化钠形成晶体的难度,让它们均匀地在阴极上“生长”。

用这种材料做阴极的锂/钠 - 氯气电池,性能简直逆天👍!能在零下20摄氏度稳定循环1500次,还能承受高达12000毫安每克的电流密度。这意味着以后我们的设备可能会用上更耐用、性能更好的电池啦👏👏。

科技的力量真的太强大了,期待这种电池早日投入使用,让我们的生活变得更美好🌟。

期刊

Advanced Energy Materials

标题

Protonated Pyridinic Nitrogen Enhances Chloride Conversion for Ultrastable Li/Na-Cl2 Batteries

作者

Xinru Wei, Debin Kong, Wenting Feng, Fengliang Cao, Chenyu Ma, Jianhang Yang, Junwei Han, Lin Wang, Guanzhong Ma, Han Wang, Yiming Sun, Zihui Liu, Ling Wei, Linjie Zhi

摘要

Rechargeable Li/Na-Cl2 batteries, which utilize Cl2 and Li/NaCl redox conversions, have garnered significant attention owing to their potential for achieving high energy densities. However, the accumulation of insulating LiCl/NaCl on the porous cathode leads to passivation of the cathode and loss of capacity, resulting in a limited cycle life and lower power density. Herein, it is reported for the first time that pyridinic nitrogen in porous carbon undergoes a protonation reaction, transforming to a more active protonated pyridinic nitrogen configuration. This transformation induces charge retransfer and redistribution on the surface of the carbon material. A series of theoretical computations and in situ spectroscopic investigations reveals that protonated pyridinic nitrogen-doped carbons have a lower nucleation barrier for LiCl/NaCl, which promotes uniform nucleation of LiCl/NaCl. As a result, the protonated pyridinic N-doped carbon cathode achieves ultralong cycle stability (1500 cycles, 500 mAh g−1, −20 °C) and an ultrahigh rate capability (up to 12 000 mA g−1). This study proves the effectiveness of heteroatom engineering in regulating C/Cl interactions and boosting the performance of Li/Na-Cl2 batteries.

原文链接

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202501333

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1 王涛

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