天津大學等國內外科研單位篩選出新型高性能電池材料

在能源存儲技術快速發展的今天，鋰離子電池和鈉離子電池因其卓越的性能被廣泛應用于便攜式電子設備、電動汽車和大規模儲能系統中。但傳統電池材料在電池能存多少電、充電有多快、反復充電能使用多久等方面都遇到了難題。針對這些挑戰，我國科學家聯合國內外多家科研機構通過理論計算，篩選出一類新型高性能電池材料。

　　據悉，天津大學國家儲能技術產教融合創新平臺吉科猛團隊聯合上海交通大學、浙江大學、巴西圣保羅大學、廣東以色列理工學院、美國加州大學爾灣分校、深圳技術大學等國內外科研單位，通過理論計算方法，預言了一類新型二維拓撲二硫化物單層材料（HfTiTe4、ZrTiTe4和HfZrTe4）。這類材料在快充性能、循環穩定性、耐熱穩定性等方面展現出潛力。

　　相關研究成果近日在線發表于國際學術期刊《先進科學》，為高性能電池技術發展提供了重要的科學理論支撐。

單層二維三元碲化物優化離子傳輸與抑制多硫化物穿梭的工作機理圖。

　　研究團隊通過計算模擬發現，這些材料作為負極活性材料，其豐富的鋰、鈉離子存儲位點和超快的離子傳輸能力，可顯著提升電池負極的快充性能；作為硫正極材料載體，有望大幅延長正極循環壽命并優化其快充表現。此外，該新型二維材料用于電池負極時的電化學性能指標突出，離子在該材料中移動時遇到的阻力也較小。

　　目前常用的鋰硫電池和鈉硫電池還普遍存在“多硫化物會‘亂跑’”的問題，影響電池穩定性和充電效率。研究團隊通過計算發現，這類新型二維材料表面有特殊的化學特性和吸附能力，能牢牢“抓住”多硫化物，阻止它們“亂跑”，從而提升電池反復使用的穩定性和充電效率。

　　此外，該材料在從室溫到約227℃溫度區間時，其耐熱性和動力學性能依舊表現良好，為電池在高溫工況場景的應用，如新能源汽車夏季戶外長時間行駛、工業儲能系統高溫環境運行、便攜式電子設備高功率放電等，提供了關鍵技術理論支撐。