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《科学》发表材料学院沈越副教授评述性论文

文章来源:材料学院 阅读次数: 添加时间:2016-05-09

  新闻网讯(通讯员 靖咏安)5月6日,《科学》杂志发表了材料学院动力与储能电池实验室沈越副教授有关锂空气电池的评述性论文。


  锂空气电池是依靠金属锂与氧气的可逆电化学反应来释放或储存能量的可充电电池,理论比能量是目前锂离子电池的10倍,被誉为“未来电池”。但目前这种电池的发展面临许多挑战,关键问题之一在于正极电化学反应的可逆性不佳。2015年10月30日,剑桥大学的Clare P. Grey教授在《科学》上发表了完全不同的正极电化学反应机理,认为氢氧化锂的生成与分解可以实现2000次的高效可逆充放电循环,该成果发表后在国际上立即引起轰动,被认为是储能电池的重大突破,被汤森-路透社评选为“2015年十大科技进展”。


  沈越副教授负责的锂空气电池研究小组发现,该论文提出的机理在电位方面存在明显异常,通过在热力学平衡电位、LiI3与LiOH的反应活性、氧气析出速率、LiI3的累积现象、电解液副反应容量等方面进行系统的研究分析,大胆提出了Grey等人提出的电化学机理并不成立,他们所观察到的实验现象其实主要是一些催化剂的副反应引起的。这一结果获得了澳大利亚卧龙岗大学侴术雷研究员和窦世学院士的支持与完善,并合作撰写了评述性论文,沈越副教授是论文的第一作者兼通讯作者,他们认为基于氢氧化锂生成与分解的高效率电池并不成立,而且提出了新的解释。论文投稿给《科学》杂志后,获得了审稿人“excellent comment”“strong experimental evidence”等高度评价。该评述论文发表后立即受到了学术界的广泛关注,前3日全文下载次数超过1000次。同期《科学》还报道了美国卡耐基梅隆大学V. Viswanathan等人对氢氧化锂生成与分解的热力学理论分析,其主要结论与沈越副教授的评述论文不谋而合。


  沈越副教授认为,锂空气电池仍然是非常值得研究的电池体系,但其中的副反应情况复杂,在传统半电池限容循环测试中,有许多的副反应会被掩盖,现阶段过多地强调限容循环次数会带来许多误导。所以我们目前的研究主要基于更加客观的机理分析,从分子层面稳定性入手,引入新的催化机制,从根本上改进锂空气电池的循环性能,为实际应用打下基础。


  论文链接:http://science.sciencemag.org/content/352/6286/667.1.full