材料科学与工程学院刘万强教授课题组在金属离子电池聚合物正极迭代设计研究方面取得新突破
近日，材料科学与工程学院刘万强教授课题组在金属离子电池聚合物正极的迭代设计研究方面取得新突破，在国际顶级期刊《科学通报》（中科院1区，TOP期刊）上发表了题为“金属离子电池聚合物正极的迭代设计”的研究性文章，材料科学与工程学院博士生郭俊为该论文第一作者，刘万强教授为第一通讯作者。
水系锌离子电池由于良好的资源可持续及安全性，在多种储能系统中引起了广泛的研究兴趣。然而，由于缺乏合适的正极材料，ZIBs的实际应用仍然充满挑战。在现有的正极材料中，如二氧化锰、五氧化二钒、普鲁士蓝类似物等，大多遵循锌离子嵌入/脱出机制，这种机制通常伴随着大的体积和晶格变化，导致无机材料的结构塌陷，从而导致容量的快速衰减和循环寿命的缩短。与无机材料不同，带有软晶格的有机电极材料（OEMs）具有特殊的离子存储/释放协调机制，它很容易适应Zn2+的存储；此外，OEMs主要由天然丰富的元素组成，如C、N和O，使其具有结构的灵活性、环境友好性和资源的可再生性，这些优势使它们成为一种很有前途的ZIBs正极材料。
研究过程中，刘万强课题组构建了一系列聚合物模型，通过从点到线和面的分子设计过程探究了聚合物构型与其相应电化学性能的关系。从点到线的演化不仅可以提高结构稳定性和电子传导能力，还可以调整活性位点的排列，促进Zn2+的存储；从线到面的过程除进一步增强上述性能外，还在结构内部构建离子扩散通道，促进离子的高效迁移。此外，聚合物在有机电解液体系中也展现出广泛的离子适应性，在锂、钠、钾离子电池中同样具备良好的电化学性能，本工作所提出的聚合物迭代设计为实现锌-有机电池的高稳定性提供了重要的见解。
此项目得到了吉林省科技厅自然科学基金面上项目、重庆市科技局自然科学基金面上项目的支持。
（供稿：材料科学与工程学院 撰稿：刘万强 审核：段潜 编辑：周南）
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