2月29日，国家自然科学基金委员会发布了2023年度“中国科学十大进展”，我院陈建峰院士团队在锂硫电池界面电荷存储聚集反应机制研究方面的重要成果成功入选。2023年度中国科学十大进展，以下10项重大科学进展入选：人工智能大模型为精准天气预报带来新突破；揭示人类基因组暗物质驱动衰老的机制；发现大脑“有形”生物钟的存在及其节律调控机制； 农作物耐盐碱机制解析及应用；新方法实现单碱基到超大片段 DNA 精准操纵；揭示人类细胞 DNA 复制起始新机制； “拉索”发现史上最亮伽马暴的极窄喷流和十万亿电子伏特光子；玻色编码纠错延长量子比特寿命；揭示光感受调节血糖代谢机制；发现锂硫电池界面电荷存储聚集反应新机制。
“中国科学十大进展”遴选活动旨在宣传我国重大基础研究科学进展，激励广大科技工作者的科学热情。 本次活动由近100位相关学科领域专家从600多评选出10项重大科学研究成果，经国家自然科学基金委员会咨询委员会审议，最终确定了入选2023年度“中国科学十大进展”的成果名单。 此次入选，标志着我院科研工作在服务国家重大需求领域取得突破性进展。
锂硫电池界面电荷存储聚集反应新机制
锂硫电池因其高能量密度和低成本而备受关注，但受限于传统原位表征工具的时空分辨率及锂硫体系的不稳定性和环境敏感性等因素，在原子/纳米尺度上对锂硫电池界面反应的理解尚不深入。
为了解决这一问题，我校化学工程学院教授、中国工程院院士陈建峰与厦门大学廖洪钢、孙世刚教授团队紧密合作，共同开发高时空分辨电化学原位液相透射电镜技术，耦合真实电解液环境和外加电场，实现对锂硫电池界面反应原子尺度动态实时观测和研究。发现电池活性材料表面分子聚集成为分子团进行反应，电荷转移可以首先存储在聚集分子团中，分子团得到电子但不会发生转化，直到获得足够电子后瞬时结晶转化。而没有活性的材料表面遵循经典的单分子反应途径，多硫化锂分子逐步转化为Li2S。模拟计算表明，活性中心与多硫化锂之间的静电作用促进了Li+和多硫分子的聚集，证实分子聚集体中的电荷可以自由转移。近百年来，电化学界面反应通常被认为仅存在“内球反应”和“外球反应”单分子途径。该研究揭示了电化学界面反应存在第三种“电荷存储聚集反应”机制，加深了对多硫化物演变及其对电池表界面反应动力学影响的认识，为下一代锂硫电池设计提供指导。
电化学原位透射电子显微镜技术研究锂硫电池界面反应
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