作者:胡方圆等 来源:《能源与环境科学》 发布时间:2024/10/29 16:22:06
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“仿生心脏”微应力泵助力钠离子快速传输

 

近日,大连理工大学教授胡方圆在钠离子电池关键材料创制方面取得进展,揭示了电极电势诱导液态金属界面张力变化的构效关系,阐明了微应力场促进Na+传输的新机制,构筑了新型高性能的电化学储能器件。相关成果发表在《能源与环境科学》上,并被遴选为当期的封面论文。

“仿生心脏”微应力泵助力钠离子传输。大连理工大学供图

胡方圆等人受到心脏泵血机制的启发,提出了微应力泵促进离子流传输的新策略,促进了Na+快速传输,揭示了电极电势诱导液态金属界面张力变化的构效关系,阐明了微应力场促进Na+传输的新机制。团队在电化学过程中通过电压变化调控液态金属规律性收缩/扩张,作为微应力泵来模拟心脏节律性跳动过程,从而类似加速血流泵出现象而改善离子流传输过程,起到了通过应力场加快离子传输速率的作用。结合微型传感器原位监测技术,阐明了液态金属基电极材料的应力与电化学性能之间的构效关系。构筑出Ah级软包电池,在1C电流密度下经过500次循环充放电过程后,其容量保持率为90.2%。

该工作阐述了液态金属界面张力与电极电势之间的关系,揭示了电极电势对Na+电化学传输速率的影响规律。在还原反应过程中,电极电势降低,液态金属的界面张力加快了Na+向内的传输速率。在氧化反应过程中,电极电势增加,液态金属表面电荷密度增大,界面张力下降,加快了Na+向外的传输速率。(来源:中国科学报 孙丹宁)

相关论文信息:https://doi.org/10.1039/D4EE00282B

 

 
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