近日，物理学院、中原之光实验室李新亮教授团队（复杂安全储能课题组）在安全储能、卤素电池以及低维材料应用研究方面取得一系列重要进展。成果相继发表于国际知名期刊《Nature Reviews Chemistry》(2023, 7, 616)、《Nature Reviews Chemistry》(2023, 7, 381)、《Chem》(2024, 10, 352)、《Matter》(2024, MATT1654)、《Advanced Materials》(2024, 36, 2304557)、《Angewandte Chemie》(2023, 62, e202310168)、《Matter》(2023, 6, 2519)、《Joule》(2023, 7, 462)上，李新亮教授为论文的独立作者、第一作者和/或通讯作者，郑州大学物理学院为论文独立单位、第一单位和/或通讯单位。

在当今能源密集型应用背景下，为满足电动交通、可再生能源集成和便携设备的长时间运行需求，开发具有高能量密度的可充电电池被视为能源技术领域的重要前沿。卤族转化型正极体系在成本、输出电压、能量密度、循环寿命等方面占据优势。然而当前开发的单质型卤族正极存在人体有害、高电阻、热稳定性差、严重穿梭效应、自放电等本征热动力学缺陷。其服役时面临反应动力学迟滞、循环寿命短、能量效率低等问题，且对电极的制备工艺和应用场景要求苛刻。此外，当前卤族正极的转化机制止步于单电子转移模式，在单质-离子间进行可逆转化，导致小的放电容量、低的输出电压和能量密度，极大地禁锢了锌卤素电池的电化学性能和本征优势。

李新亮教授团队创新性地提出开发高电化学活性的非单质型卤族有机物、无机物、杂化物来克服传统单质型正极的热动力学缺陷，作为活性卤素正极材料服役，具备安全、稳定、高卤素丰度、高电化学活性的物化特征，能够满足低成本、规模化生产的技术需求。在此基础上，团队利用卤族元素多价态转变的特点，通过激活全新多电子转化化学，为卤族电极提供全新的储能机制，全面提升卤素电池的电化学性能，实现放电容量和能量密度的倍数级增长，构建了兼具高能量密度、长循环寿命的一系列卤素电池。除上述研究性进展外，团队基于对新型二维MXene以及新型阴离子载流子储能机理的深入理解和独特观点撰写了多篇前瞻性综述和评述论文，对MXene合成以及在储能和电磁能转化领域的发展前景以及阴离子载流子储能应用方面进行了总结和展望。

上述研究工作得到国家、河南省以及郑州大学相关基金资助。

文章链接：

https://www.nature.com/articles/s41570-023-00506-w

https://www.nature.com/articles/s41570-023-00504-y

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435123000788

https://www.cell.com/chem/abstract/S2451-9294(23)00476-X

https://www.cell.com/matter/abstract/S2590-2385(23)00251-5

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202304557

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202310168

https://link.springer.com/article/10.1007/s40820-023-01167-6