上交、浙大，同日發(fā)Nature

1 月 8 日， 上海交通大學(xué)、浙江大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)分別在 《Nature》 發(fā)表最新的科研成果。

上海交通大學(xué)

1月8日零時(shí)，上海交通大學(xué)變革性分子前沿科學(xué)中心孫浩副教授和復(fù)旦大學(xué)彭慧勝院士為論文共同通訊作者在全球頂級(jí)科研期刊《Nature》發(fā)表題為“High-voltage anode-free sodium-sulfur batteries”的研究論文。上海交通大學(xué)變革性分子前沿科學(xué)中心博士生耿世濤和袁斌（已畢業(yè)）為論文共同第一作者。

這項(xiàng)研究將傳統(tǒng)堿金屬-硫電池體系的S0/S2?低價(jià)態(tài)反應(yīng)路徑變革為S0/S4+的高價(jià)態(tài)反應(yīng)路徑，在國(guó)際上首創(chuàng)高電壓、無(wú)負(fù)極的鈉硫電池新體系，有效突破了放電電壓和安全性方面的限制，為發(fā)展新一代大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)提供了全新路徑。

圖1. 基于高價(jià)態(tài)硫氧化還原反應(yīng)的高電壓、無(wú)負(fù)極鈉硫電池

通過(guò)系列先進(jìn)表征技術(shù)結(jié)合理論計(jì)算分析，團(tuán)隊(duì)揭示了S0/S4+高價(jià)態(tài)氧化還原反應(yīng)機(jī)制。通過(guò)優(yōu)選含二氰胺鈉（NaDCA）的氯鋁酸鹽電解液，從分子尺度上破解了高價(jià)硫轉(zhuǎn)化反應(yīng)能壘高、可逆性差的難題。進(jìn)一步通過(guò)聚合物材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，合成出能夠高效催化硫單質(zhì)高價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)化的鉍/共價(jià)有機(jī)框架材料，顯著提升了硫正極的充放電深度和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。為了進(jìn)一步驗(yàn)證該電池體系的可拓展性，團(tuán)隊(duì)成功制備出安時(shí)級(jí)電池及柔性纖維狀電池，并系統(tǒng)驗(yàn)證了其在點(diǎn)燃、彎曲、切割等系列實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景下的安全性。

浙江大學(xué)

1月8日，浙江大學(xué)范利武、寧波大學(xué)教授葉羽敏及普林斯頓大學(xué)博士后胡楠為論文共同通訊作者在全球頂級(jí)期刊《Nature》發(fā)表題為“Pulse heating and slip enhance charging of phase-change thermal batteries”的研究論文。浙江大學(xué)博士生李梓瑞為第一作者。

該研究針對(duì)“相變熱池”儲(chǔ)存能量多和充放熱速度快這一對(duì)矛盾，提出全新的“滑移強(qiáng)化接觸熔化”機(jī)制，用“全固態(tài)復(fù)合表面”給相變熱池內(nèi)壁做了“滑溜溜的改造”，實(shí)現(xiàn)了 “ 快充 ” 與 “ 高儲(chǔ) ” 的雙贏。在工業(yè)應(yīng)用層面， 該項(xiàng) 技術(shù)有著巨大潛力， 可廣泛應(yīng)用于工業(yè)余熱回收、太陽(yáng)能 熱利用 、 電力電子熱控 等領(lǐng)域， 能夠 助力企業(yè)節(jié)能 減碳 的同時(shí)降低能耗成本 ，催生綠色生產(chǎn)力 。

“全固態(tài)復(fù)合表面”由能脈沖加熱的薄膜（預(yù)熱層）與覆蓋在薄膜表面的“類液涂層”（滑移界面）組成。加熱薄膜通過(guò)產(chǎn)生微小熱量，使緊貼熱池內(nèi)壁的相變材料形成一層約40微米厚的超薄液膜——這個(gè)厚度比一根頭發(fā)絲還細(xì)，卻能讓固體相變材料瞬間脫離壁面，在壁面上“滑動(dòng)”；而粗糙度只有不到1納米的類液涂層，能讓液體相變材料在表面形成45-90微米的“滑移長(zhǎng)度”，大幅減少滑動(dòng)時(shí)的摩擦阻力。

編輯、審核：艾克旦

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