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考慮到全球對電力和能源的高需求，科學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)應用的首選。然而，不僅鋰資源的稀缺性，而且有機電解質應用引發(fā)的安全問題也要求研究人員迅速解決或尋求替代能源存儲系統(tǒng)，以適應當前在更廣泛的環(huán)境背景下的發(fā)展狀況。由于鎂資源的廣泛可用性和水基電解質提供的安全性優(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靜電相互作用極大地限制了Mg²⁺的擴散率,從而影響了其穩(wěn)定的電化學性能。

近日，遼寧大學化學院張思文、尹博思團隊在水系鎂離子儲能系統(tǒng)中取得了新的研究進展，其相關研究成果以標題為"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化學院碩士研究生李穆迪。

該研究中，通過有機-無機偶聯(lián)策略，成功合成了一種由有機相（乙二胺，EDA）和無機相（三氧化二錳）組成的具有雙儲能機制的新型復合材料EDA- Mn₂O3。無機相Mn₂O₃作為支架結構，實現(xiàn)了鎂離子穩(wěn)定可逆的插/脫插。有機相EDA作為彈性基質吸附在Mn2O₃表面，與Mn₂O3協(xié)同作用，利用雙齒螯合配體捕獲Mg²⁺。EDA中末端雙質子胺的強大配位效應增強了復合材料的結構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-無機耦合方法通過其雙重儲能機制顯著提高了電池性能。同時，結合各學科的發(fā)展優(yōu)勢，證明了設計高容量、高穩(wěn)定性的正極材料的可能性，為未來的儲能領域提供了先進的思路。

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

第一作者：李穆迪，遼寧大學化學院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，遼寧大學化學院助理研究員，沈陽市拔尖人才，博士畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學，在博士期間獲得留學基金委獎學金前往新加坡國立大學聯(lián)合培養(yǎng)18個月。一直從事電化學儲能（超級電容器、水系電池）的相關研究工作。目前，在電化學儲能領域發(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 熱點論文（世界前 0.1%）。授權發(fā)明專利3項，受理專利6項，作為負責人/參與人承擔國家級、省部級項目10余項。擔任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等國際雜志獨立審稿人。

通訊作者：遼寧大學化學院副教授，碩士研究生導師，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域的科學研究，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。授權發(fā)明專利 2 項，受理專利 10 項，成果轉化2項。作為負責人主持/參與國家重點實驗室項目、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。