海南大学海洋科学与工程学院杨金霖、田新龙教授团队在Energy Storage Materials发表水系电池研究论文

近期，海南大学海洋科学与工程学院杨金霖副研究员/田新龙教授“海洋清洁能源”创新团队在能源领域顶级期刊Energy Storage Materials发表题为《Design principles of underpotential deposition chemistry for highly reversible multivalent metal anodes》的研究论文。海南大学2023级硕士研究生张雨为论文第一作者，杨金霖副研究员和田新龙教授为共同通讯作者。

水系多价金属离子电池因具有高理论容量、高安全性和低成本等优点，成为“后锂”时代大规模能源存储的理想候选方案。然而，多价金属负极在水系电解液中存在枝晶生长、析氢、腐蚀等问题，严重限制了水系多价金属离子电池的实际应用。本工作提出了一种普适性的欠电位沉积策略，通过设计异质金属基底以调控多价金属的沉积/剥离行为。首先以铝金属电池为研究模型，对八种功函数高于铝的常见金属的热力学稳定性和动力学亲铝性进行理论筛选和实验分析，证明锡和锌金属基底具有较高的稳定性和亲铝性，可在水系电解液中实现可逆的欠电位铝沉积/剥离，长循环与库伦效率测试均远优于金属铝和其他基底，解决了铝金属由于析氢腐蚀和枝晶生长而造成的沉积/剥离不可逆问题。该设计原理可以拓展至其他多价金属以实现高可逆性，包括二价镁和锡金属以及三价铟金属，具有普适性。本研究基于欠电位沉积原理建立了一种从理论到应用的标准用于筛选合适的异质金属基底以实现可逆的多价金属沉积/剥离，对推动水系多价金属离子电池的发展具有重要意义。

该工作得到了海南大学海洋科技协同创新中心项目基金（XTCX2022HYC18），国家自然科学基金(52304326, 52274297, 52164028, 22305055, 52362010)，海南省重点研发计划（ZDYF2024SHFZ072）和海南省院士创新平台科研项目（YSPTZX202315）的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.ensm.2024.103991

编辑:王一钦

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