科技日报记者 符晓波
记者从厦门大学获悉，该校化学化工学院、固体表面物理化学国家重点实验室廖洪钢教授、孙世刚院士团队基于对锂硫电池界面及其反应过程在原子尺度的动态实时观测和研究，发现锂硫电池电化学界面反应在传统单分子反应途径外，存在电荷存储聚集反应新机制，这一发现加深了业界对多硫化物演变及其对电池表界面反应动力学影响的认识，有望为新一代锂硫电池设计提供理论指导。该项成果于2月29日入选中国科学十大进展。
一直以来，电化学界面反应通常被认为仅存在“内球反应”和“外球反应”单分子途径。廖洪钢、孙世刚团队自主开发高时空分辨电化学原位液相透射电镜技术，耦合真实电解液环境和外加电场，在原子尺度实现对锂硫电池界面及其反应过程动态实时观测和研究，发现多硫化锂分子在具有电池活性中心的材料表面并未遵循经典的单分子反应途径，而是在活性中心处聚集成为分子团进行反应，转移的电荷首先存储在聚集分子团中，分子团得到电子并不立即发生转化，直到获得足够电子后，瞬时结晶转化为非晶态硫化锂。
这一成果突破了传统表征工具的时空分辨率局限，揭示原子/纳米尺度上锂硫电池界面和反应过程机制。该研究2023年在《自然》刊发，成为自20世纪60年代锂硫电池概念提出以来，国际首篇登上该期刊的锂硫电池研究论文。《自然》副主编评价说：“很引人注目，作者揭示了被广泛研究数十年的锂硫电池中完全想不到的储能机制，这是极为罕见的。发展的高分辨原位电镜令人印象深刻，新技术发展和新机制的发现将极大助力下一代电池的设计。”
2月29日，这一成果入选国家自然科学基金委员会发布2023年度中国科学十大进展。据悉，这是厦门大学继谢素原院士团队和袁友珠教授团队研究成果“温和压力条件下实现乙二醇合成”入选2022年度中国科学十大进展之后，再度获得此项殊荣。
责任编辑： 冷媚
