水性電池由于其不易燃、環(huán)保和低成本的優(yōu)點(diǎn)而廣受關(guān)注。其中，質(zhì)子電池具有離子尺寸小、摩爾質(zhì)量低、質(zhì)子擴(kuò)散速率快的特點(diǎn)，賦予電極材料高的離子電導(dǎo)率和快速的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。傳統(tǒng)電解質(zhì)中容易出現(xiàn)析氫反應(yīng)等副反應(yīng)，限制了電池的電位窗口，同時(shí)對(duì)電極會(huì)產(chǎn)生腐蝕，導(dǎo)致電極材料結(jié)構(gòu)坍塌，嚴(yán)重影響電池的穩(wěn)定性。因此，設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)電極材料長(zhǎng)期循環(huán)的電解質(zhì)是質(zhì)子電池發(fā)展的一項(xiàng)挑戰(zhàn)。近日，東北大學(xué)冶金學(xué)院李犁教授團(tuán)隊(duì)提出一種可實(shí)現(xiàn)電極層間插入的混合電解液（LIE），實(shí)現(xiàn)了質(zhì)子電池的穩(wěn)定循環(huán)。電解液中引入了磷酸三甲酯(TMP)來(lái)構(gòu)建復(fù)雜的氫鍵網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)電解液中自由水的固定，減少對(duì)電極的腐蝕；同時(shí)TMP參與到H3O+的溶劑化殼層中，抑制了副反應(yīng)的發(fā)生，大幅度提升了電池的穩(wěn)定性。在充放電過(guò)程中TMP可以在三氧化鉬負(fù)極中實(shí)現(xiàn)層間的插入和脫出，這有利于拓寬質(zhì)子的傳輸通道；同時(shí)電極在放電態(tài)時(shí)更多的低價(jià)態(tài)產(chǎn)物表明產(chǎn)生了更多的電荷存儲(chǔ)。以LIE為電解液的質(zhì)子電池展現(xiàn)出優(yōu)異的常溫（2 A/g,3000 cycles,70.8%）和低溫(-20°C，0.4 A/g, 3500 cycles, 74.9%)穩(wěn)定性。在水系質(zhì)子電池之外，TMP體系在其他水系離子電池中也表現(xiàn)出良好的性能提升效果。這項(xiàng)工作對(duì)水系離子電池電解液的設(shè)計(jì)提供了新的見(jiàn)解，為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行的水系電池提供了新的解決方案。 圖2. 電解液性質(zhì)和電池性能測(cè)試相關(guān)研究成果發(fā)表在Angewandte Chemie International Edition上，通訊作者為東北大學(xué)李犁教授，文章第一作者為東北大學(xué)碩士研究生梁沛林與博士生邸栓龍。 Realization of Long-Life Proton Battery by Layer Intercalatable Electrolyte Peilin Liang, Shuanlong Di, Yuxin Zhu, Zhongbiao Li, Shulan Wang, and Li Li *DOI: 10.1002/anie.202409871李犁，東北大學(xué)冶金學(xué)院教授、博導(dǎo)、所長(zhǎng)，可再生能源轉(zhuǎn)換與儲(chǔ)能團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人，英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)會(huì)士，入選國(guó)家萬(wàn)人計(jì)劃-科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才，國(guó)家高層次人才計(jì)劃-青年項(xiàng)目（四青），遼寧省興遼英才計(jì)劃，沈陽(yáng)市杰出人才等，H index>60，擔(dān)任中國(guó)有色金屬學(xué)會(huì)熔鹽化學(xué)與技術(shù)委員會(huì)委員等多個(gè)國(guó)內(nèi)及國(guó)際專業(yè)委員會(huì)副主任及委員等；以通訊作者在Chem, Matter, JACS, Angew, PNAS, Chemical Society Reviews, Energy & Environmental Science、Science Bulletin等國(guó)內(nèi)與國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊發(fā)表 SCI 論文 100余篇，多次入選“全球前2%科學(xué)家”榜單等高被引科學(xué)家榜單；擔(dān)任國(guó)家科學(xué)評(píng)論National Science Review學(xué)科編輯組成員，冶金頂刊Metallurgical and Materials Transactions A評(píng)審委員會(huì)主席，Metallurgical and Materials Transactions B、Materials Horizons、Nanoscale Horizons、ACS Sustainable Chemistry & Engineering、Sustainable Materials and Technologies等10余本國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)雜志副主編/編輯/編委等。先后獲得英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)青年獎(jiǎng)、國(guó)際材料學(xué)會(huì)科學(xué)獎(jiǎng)、榮程祥青科研創(chuàng)新獎(jiǎng)等國(guó)內(nèi)及國(guó)際獎(jiǎng)項(xiàng)20余項(xiàng)。主要研究方向?yàn)椋?）新能源存儲(chǔ)（鋰電池、鈉電池、Li-S電池、超級(jí)電容器、水系電池及其他能源存儲(chǔ)形式）及器件制備；2）冶金物理化學(xué)與冶金新材料；3）電催化/光催化以及綠氫制備技術(shù)；4）電池回收及固體廢棄物資源回收與利用等。
