2月29日，國家自然科學基金委員會發(fā)布2023年度中國科學十大進展。廈門大學化學化工學院、固體表面物理化學國家重點實驗室廖洪鋼教授（超新芯科技總經(jīng)理）、孫世剛院士團隊和北京化工大學陳建峰等研究成果“發(fā)現(xiàn)鋰硫電池界面電荷存儲聚集反應(yīng)新機制”入選。
廖洪鋼教授（左）參加2023年度中國科學十大進展發(fā)布會并代表團隊領(lǐng)獎
發(fā)現(xiàn)鋰硫電池界面電荷存儲聚集反應(yīng)機制
電化學原位透射電子顯微鏡技術(shù)研究鋰硫電池界面反應(yīng)
鋰硫電池具有極、高的能量密度（理論值：2600 Wh kg-1）和較低的成本，然而受限于傳統(tǒng)原位表征工具的時空分辨率及鋰硫體系的不穩(wěn)定性和環(huán)境敏感性等因素，在原子/納米尺度上對鋰硫電池界面反應(yīng)的理解尚不深入。廈門大學廖洪鋼、孫世剛和北京化工大學陳建峰等采用CHIPNOVA（超新芯）透射電鏡液體電化學原位系統(tǒng)，耦合真實電解液環(huán)境和外加電場，實現(xiàn)對鋰硫電池界面反應(yīng)原子尺度動態(tài)實時觀測和研究。發(fā)現(xiàn)電池活性材料表面分子聚集成為分子團進行反應(yīng)，電荷轉(zhuǎn)移可以首先存儲在聚集分子團中，分子團得到電子但不會發(fā)生轉(zhuǎn)化，直到獲得足夠電子后瞬時結(jié)晶轉(zhuǎn)化。而沒有活性的材料表面遵循經(jīng)典的單分子反應(yīng)途徑，多硫化鋰分子逐步轉(zhuǎn)化為Li2S。模擬計算表明，活性中心與多硫化鋰之間的靜電作用促進了Li+和多硫分子的聚集，證實分子聚集體中的電荷可以自由轉(zhuǎn)移。近百年來，電化學界面反應(yīng)通常被認為僅存在“內(nèi)球反應(yīng)”和“外球反應(yīng)”單分子途徑。該研究揭示了電化學界面反應(yīng)存在第三種“電荷存儲聚集反應(yīng)”機制，加深了對多硫化物演變及其對電池表界面反應(yīng)動力學影響的認識，為下一代鋰硫電池設(shè)計提供指導。
以上來源：中國科學院院刊、廈大化學化工學院
廖洪鋼 教授
廈門大學
科研工作介紹：開發(fā)多種原位電鏡芯片反應(yīng)器及系統(tǒng)，將液體、氣體引入電子顯微鏡并與電、熱、光、力等外場相結(jié)合，實現(xiàn)原子尺度實時成像、價態(tài)等動態(tài)反應(yīng)過程信息獲取，為化學、材料基礎(chǔ)研究及應(yīng)用提供了一個新的微觀視角。實時觀察研究了溶液中多種納米晶的成核生長及形貌演變過程，革新了納米晶生長規(guī)律的認識，被報道為“塑造納米晶體的未來”，“改變了一百多年來對晶體生長規(guī)律的認知”。近百年來電化學界面反應(yīng)通常被認為僅存在“內(nèi)球反應(yīng)”和“外球反應(yīng)”單分子途徑，電化學反應(yīng)的原位研究在原子/分子尺度揭示了電極表面分子、離子的聚集形態(tài)、電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)過程，發(fā)現(xiàn)電化學界面反應(yīng)存在第三種“電荷存儲聚集反應(yīng)”機制，為下一代電池設(shè)計提供指導。
“中國科學十大進展”遴選活動旨在宣傳我國重大基礎(chǔ)研究科學進展，激勵廣大科技工作者的科學熱情，開展基礎(chǔ)研究科學普及，促進公眾了解、關(guān)心和支持基礎(chǔ)研究，在全社會營造濃厚的科學氛圍。自2005年啟動以來，已成功舉辦18屆。“中國科學十大進展”遴選活動堅持由第三方推薦的原則，并由基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的高水平專家學者廣泛參與投票，確保遴選結(jié)果的公正性和代表性。歷年入選進展較為全面地記錄了我國基礎(chǔ)科學研究的重要成果，得到了社會各界廣泛關(guān)注，已成為盤點我國基礎(chǔ)研究領(lǐng)域年度重大科學成果的品牌活動。
2023年度第19屆“中國科學十大進展”遴選活動由國家自然科學基金委員會主辦，國家自然科學基金委員會高技術(shù)研究發(fā)展中心（基礎(chǔ)研究管理中心）和科學傳播與成果轉(zhuǎn)化中心承辦，《中國基礎(chǔ)科學》《科技導報》《中國科學院院刊》《中國科學基金》《科學通報》協(xié)辦，分為推薦、初選、終選、審議4個環(huán)節(jié)?！吨袊A(chǔ)科學》等推薦了2022年12月1日至2023年11月30日期間正式發(fā)表的600多項科學研究成果，由近100位相關(guān)學科領(lǐng)域?qū)＜覐闹绣噙x出30項成果，在此基礎(chǔ)上邀請了包括中國科學院院士、中國工程院院士在內(nèi)的2100多位基礎(chǔ)研究領(lǐng)域高水平專家對30項成果進行投票，評選出10項重大科學研究成果，經(jīng)國家自然科學基金委員會咨詢委員會審議，最終確定了入選2023年度“中國科學十大進展”的成果名單。
入選名單
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