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考慮到全球?qū)﹄娏湍茉吹母咝枨?，科學(xué)家越來越多地致力于研究可持續(xù)的、動態(tài)的儲能系統(tǒng)的替代設(shè)備。目前，鋰離子電池因其優(yōu)良的循環(huán)壽命和優(yōu)良的功率密度而成為商業(yè)應(yīng)用的首選。然而，不僅鋰資源的稀缺性，而且有機(jī)電解質(zhì)應(yīng)用引發(fā)的安全問題也要求研究人員迅速解決或?qū)で筇娲茉创鎯ο到y(tǒng)，以適應(yīng)當(dāng)前在更廣泛的環(huán)境背景下的發(fā)展?fàn)顩r。由于鎂資源的廣泛可用性和水基電解質(zhì)提供的安全性優(yōu)勢，水性鎂離子儲能系統(tǒng)極有可能成為下一代儲能項目的候選項目。該儲能系統(tǒng)安全性高，電荷傳輸速度是單價金屬電池的兩倍，且環(huán)境友好。然而，帶雙電荷的Mg²⁺與基體材料之間的強(qiáng)靜電相互作用極大地限制了Mg²⁺的擴(kuò)散率,從而影響了其穩(wěn)定的電化學(xué)性能。

近日，遼寧大學(xué)化學(xué)院張思文、尹博思團(tuán)隊在水系鎂離子儲能系統(tǒng)中取得了新的研究進(jìn)展，其相關(guān)研究成果以標(biāo)題為"Organic-Inorganic Coupling Strategy: Clamp Effect to Capture Mg²⁺ for Aqueous Magnesium Ion Capacitor"發(fā)表在《Angewandte Chemie International Edition》期刊上(化學(xué)類一區(qū)top，校A+期刊，IF = 16.1，DOI：10.1002/anie.202412735)，文章第一作者為遼寧大學(xué)化學(xué)院碩士研究生李穆迪。

該研究中，通過有機(jī)-無機(jī)偶聯(lián)策略，成功合成了一種由有機(jī)相（乙二胺，EDA）和無機(jī)相（三氧化二錳）組成的具有雙儲能機(jī)制的新型復(fù)合材料EDA- Mn₂O3。無機(jī)相Mn₂O₃作為支架結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了鎂離子穩(wěn)定可逆的插/脫插。有機(jī)相EDA作為彈性基質(zhì)吸附在Mn2O₃表面，與Mn₂O3協(xié)同作用，利用雙齒螯合配體捕獲Mg²⁺。EDA中末端雙質(zhì)子胺的強(qiáng)大配位效應(yīng)增強(qiáng)了復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)多樣性和比容量特性。

以EDA-Mn2O₃為陰極，組裝成水鎂離子電容器獲得了優(yōu)異的比電容（219.01 F/g）。在2000次循環(huán)后保持了98.8%的電容保留率。這種有機(jī)-無機(jī)耦合方法通過其雙重儲能機(jī)制顯著提高了電池性能。同時，結(jié)合各學(xué)科的發(fā)展優(yōu)勢，證明了設(shè)計高容量、高穩(wěn)定性的正極材料的可能性，為未來的儲能領(lǐng)域提供了先進(jìn)的思路。

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202412735

第一作者：李穆迪，遼寧大學(xué)化學(xué)院2021級碩士研究生，主要研究方向為水系鎂離子電容器。

張思文，遼寧大學(xué)化學(xué)院助理研究員，沈陽市拔尖人才，博士畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)，在博士期間獲得留學(xué)基金委獎學(xué)金前往新加坡國立大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)18個月。一直從事電化學(xué)儲能（超級電容器、水系電池）的相關(guān)研究工作。目前，在電化學(xué)儲能領(lǐng)域發(fā)表 SCI 論文 50 余篇，其中以第一作者/通訊作者在 Angewandte Chemie International Edition、Advanced Materials、Energy & Environmental Science、Advanced Functional Materials、Energy Storage Materials、Nano Energy、Nano-Micro Letters等國際著名期刊上發(fā)表 SCI 檢索論文 20 余篇。影響因子 30 以上的 2 篇，影響因子 15 以上的 10 余篇。論文被引用 2500余次，H 因子25，發(fā)表期刊中有4 篇被評為 ESI 高被引用論文（世界前 1%），1篇被評為 ESI 熱點(diǎn)論文（世界前 0.1%）。授權(quán)發(fā)明專利3項，受理專利6項，作為負(fù)責(zé)人/參與人承擔(dān)國家級、省部級項目10余項。擔(dān)任Advanced Energy Materials, Advanced Functional Materials, InfoMat, ACS Applied Materials & Interfaces, Chemical Engineering Journal, International Journal of Hydrogen Energy, Journal of Colloid and Interface Science等國際雜志獨(dú)立審稿人。

通訊作者：遼寧大學(xué)化學(xué)院副教授，碩士研究生導(dǎo)師，遼寧省首批“科技專員”，沈陽市拔尖人才。主要從事柔性可塑性超級電容器和智能溫敏水系電池等領(lǐng)域的科學(xué)研究，在Energy & Environmental Science、Advanced Materials、Angew. Chem., Nano Energy、Carbon Energy、Energy Storage Materials、等國際著名期刊上發(fā)表 SCI 檢索論文 30 余篇。累計引用次數(shù)3000余次，H因子為26。授權(quán)發(fā)明專利 2 項，受理專利 10 項，成果轉(zhuǎn)化2項。作為負(fù)責(zé)人主持/參與國家重點(diǎn)實驗室項目、教育部項目、面上項目及其它地方基金項目5項，企業(yè)橫向項目2項。