天津大學國家儲能技術產教融合創新平臺吉科猛團隊聯合上海交通大學、巴西圣保羅大學、美國加州大學爾灣分校等國內外科研單位，預言了一類新型二維拓撲二硫化物單層材料(HfTiTe4、ZrTiTe4和HfZrTe4)，這些材料在快充性能、循環穩定性、耐熱穩定性等方面展現出巨大潛力，為高性能電池技術發展提供了重要的科學理論支撐。

　　近日，相關研究成果以《用于下一代電池負極和硫正極宿主的超穩定單層碲化物拓撲材料》為題在線發表在期刊《先進科學》(Advanced Science)上。

　　研究團隊通過計算模擬發現，這些材料作為負極活性材料，其豐富的鋰、鈉離子存儲位點和超快的離子傳輸能力，可顯著提升電池負極的快充性能。作為硫正極材料載體，它們能有效錨定并催化轉化多硫化物中間體，有望大幅延長正極循環壽命并優化其快充表現。

　　該新型二維材料用于電池負極時的電化學性能指標突出：儲存鋰離子時，理論上每克能存1.60安時的電量；儲存鈉離子時，每克能存1.35安時的電量。同時，離子在該材料中移動時遇到的阻力特別小，離子擴散勢壘分別低至0.206電子伏和0.046電子伏。這些性能遠優于現有二維碳材料和磷材料的水平，給高性能電池研發提供了全新的材料選擇。

　　據介紹，目前常用的鋰硫電池和鈉硫電池普遍存在一個問題：多硫化物會“亂跑”，直接影響電池穩定性和充電效率。研究團隊通過計算發現，這類新型二維材料表面有特殊的化學特性和吸附能力，能牢牢“抓住”多硫化物，阻止它們“亂跑”，從而能很好地提升電池反復使用的穩定性和充電效率。

　　此外，該材料在從室溫到約227℃溫度區間時，其耐熱性和動力學性能依舊表現良好，為電池在高溫工況場景如新能源汽車夏季戶外長時間行駛、工業儲能系統高溫環境運行、便攜式電子設備高功率放電等的應用提供了關鍵技術理論支撐。 (記者 孫玲玲)

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