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本網訊（化學化工學院）近日，我校化學化工學院/高分子及能源化學研究院陳義旺教授/袁凱教授團隊在儲能新材料技術領域取得重要研究進展，通過構造和精準調控分級多孔結構，制備具有高活性位點密度及利用率的系列碳基儲能材料實現高性能鋅離子電容器和鋅空電池。

鋅離子電容器在大規模儲能方面有著廣闊的前途，但碳基正極材料能量密度較低，限制了鋅離子電容器的性能及應用。為了解決碳正極材料儲鋅活性位點匱乏的問題，陳義旺教授/袁凱教授團隊提出了消除微孔限域策略，優化電極材料孔結構與載流子匹配，有效提高活性位點利用率，從而進一步提高鋅離子電容器的能量密度和循環耐久性。此外，通過原位電化學石英晶體微天平和原位拉曼光譜系統性地詮釋了Zn²⁺、H⁺和SO₄^2-之間的共吸附機理以及可逆化學吸附機理。此項研究為實現高功率和高能量密度鋅離子電容器提供新途徑。

鋅空電池具有超高的比容量，安全可靠、綠色環保而且價格低廉，在軍事裝備、新能源交通、電網并網、應急電源和電子設備領域均有著巨大的潛力。然而，正極氧還原反應的緩慢動力學過程嚴重影響著鋅空電池的放電效率。基于此，團隊通過納米乳液誘導聚合自組裝策略制備了含鐵單原子的氮硫共摻雜多孔碳納米籠，精確調控納米孔結構使催化活性中心的利用率最大化，應用于鋅空電池大幅提高了放電功率密度和比容量。此外，這項工作發展了原位電化學掃描顯微鏡對于催化劑活性位點密度和利用率進行定性和定量分析的方法，為合理設計高性能催化劑應用于能源存儲與轉換提供指導。

團隊長期圍繞能量轉換與存儲器件關鍵材料與技術等方面開展研究，發展了一套可全自動化印刷制備工藝，實現大面積柔性固態能量轉換與存儲器件（太陽電池、超級電容器、金屬-空氣電池）的制備、集成及應用。近幾年，團隊系列研究成果發表在Nat. Commun.; JACS; Angew. Chem.; Adv. Mater; CCS Chem.等國內外知名期刊上，申請并獲批系列專利，在能量轉換與存儲器件產業化專利技術成果應用方面取得突破進展，為推進“雙一流學科”儲能新材料技術方向的建設提供重要支撐。

相關研究成果連續發表在國際權威學術期刊 Advanced Materials  (IF = 32.086）上，論文第一作者分別為南昌大學博士研究生王立和唐纖秾，南昌大學為論文第一及通訊作者單位。

論文鏈接：

1. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202203744

2. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202208942

編    輯：涂金鳳

責任編輯：許  航