近日，我校物理與電子信息工程學(xué)院李新宇研究員、肖劍榮教授團(tuán)隊(duì)在頂級(jí)期刊《Advanced Materials》（中科院一區(qū)TOP期刊，2024年影響因子27.4）上發(fā)表題為“Modularized Cathode with Neural Network Topology for High Rate and Fault-Tolerant Lithium-Sulfur Batteries”的學(xué)術(shù)成果。該研究成果首次提出了電極的容錯(cuò)策略并闡明了其作用機(jī)制，為儲(chǔ)能電池的設(shè)計(jì)與安全性提供了全新的視角。
高倍率鋰硫電池的研發(fā)面臨諸多核心技術(shù)難題，主要包括硫的氧化還原動(dòng)力學(xué)緩慢、多硫化物的穿梭效應(yīng)、硫及其放電產(chǎn)物硫化鋰的絕緣特性，以及充放電過(guò)程中引發(fā)的顯著體積膨脹。突破這些瓶頸的關(guān)鍵在于將電極設(shè)計(jì)與鋰硫體系固有特性精準(zhǔn)耦合。本研究通過(guò)構(gòu)建具有嵌入納米酶的微反應(yīng)器單元對(duì)其進(jìn)行有序排序和高效互連，設(shè)計(jì)了一種具有全連接級(jí)聯(lián)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的新型電極系統(tǒng)（CoB1N3-MR/FNN）。該系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了單個(gè)反應(yīng)器內(nèi)的高效能量轉(zhuǎn)換，而且顯著提高了電極的長(zhǎng)程電荷傳輸效率和能量聚集能力，且可通過(guò)分布式儲(chǔ)能單元和冗余電荷傳輸通道實(shí)現(xiàn)對(duì)局部損傷的容錯(cuò)。這種用于能量轉(zhuǎn)換和電荷傳輸?shù)膮f(xié)同增強(qiáng)電極系統(tǒng)具有高比放電容量，并在高硫負(fù)載、低電解質(zhì)和柔性袋電池中表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能，具有廣泛的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
該研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金（12164013）的支持。我校為第一完成單位，我校物理與電子信息工程學(xué)院李新宇研究員、肖劍榮教授，廈門大學(xué)彭?xiàng)澚航淌凇⒑洗髮W(xué)段曦東教授為論文共同通訊作者，第一作者為我校物理與電子信息工程學(xué)院2022級(jí)碩士研究生郭鵬博。
CoB1N3-MR/FNN電極系統(tǒng)的工作機(jī)理及表征分析
(一審：朱鵬飛；二審：肖劍榮；三審：張富文）
