研究人员演算出高性能电池材料

钱伯章 2025-12-02

2025 年 11 月，天津大学联合上海交大等机构团队在《先进科学》发表研究，预言新型二维拓扑二硫化物单层材料。该材料离子存储容量高、传输快，可抑制多硫化物 “穿梭效应”，宽温区稳定性优异，为高性能锂 / 钠离子电池研发提供重要理论支撑。

2025年11月10日，天津大学国家储能技术产教融合创新平台吉科猛—易默德团队联合上海交通大学等国内外科研机构，通过先进的理论计算方法，预言了一类新型二维拓扑二硫化物单层材料，为高性能电池技术发展提供了重要的科学理论支撑。相关研究成果在线发表于期刊《先进科学》。

在能源存储技术快速发展的今天，锂离子电池和钠离子电池虽已广泛应用于便携式电子设备、电动汽车和大规模储能系统，但传统电池材料在储电量、充电速度和循环寿命等方面仍面临诸多挑战。

研究团队通过计算模拟发现，这类新型二维材料作为负极活性材料，锂、钠离子存储位点丰富，并具备超快离子传输能力，可显著提升电池的快充性能。同时，作为硫正极材料载体，它们能有效锚定并催化转化多硫化物中间体，有望大幅延长正极循环寿命并优化其快充表现。

具体而言，该材料用于电池负极时，储存锂离子的理论容量达每克1.60安时，储存钠离子的理论容量为每克1.35安时。吉科猛进一步解释，离子在材料中迁移的阻力很小。这些性能优于现有多种二维材料，为电池研发提供了新可能。

目前，在常用的锂硫电池和钠硫电池中，多硫化物容易在充放电过程中发生迁移，影响电池稳定性和效率。研究团队通过理论计算发现，新型二维材料表面具有特殊的化学特性和吸附能力，能够有效固定多硫化物，抑制其“穿梭效应”，从而提升电池的循环稳定性与充电效率。

此外，该材料在从室温到约227℃的宽温度范围内，仍能保持良好热稳定性和动力学性能，为新能源汽车在高温环境下的运行、工业储能系统在高温工况下的应用以及便携设备的高功率放电等场景提供了关键理论依据。

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