近日，美國斯坦福大學(xué)的崔屹(通訊作者)等人，研發(fā)出一種新型的Mn-H二次電池，相關(guān)成果以“Amanganese–hydrogenbatterywithpotentialforgrid-scaleenergystorage”為題發(fā)表在NatureEnergy上，第一作者為陳維博士。在兩電極反應(yīng)中，電池的正極是可溶的Mn2+和固態(tài)MnO2，負(fù)極材料是循環(huán)的H2和H2O。其中，H2和H2O是通過析氫和氧化的催化反應(yīng)獲得。這個電池的放電電壓是~1.3V，循環(huán)10000圈后容量沒有衰減。在4MMnSO4電解液中，電池的質(zhì)量能量密度為~139Whkg-1，體能量密度為~210Whl-1。Mn-H電池是價格低、原料豐富，并且具有大規(guī)模應(yīng)用潛力的儲能設(shè)備。

包括鋰離子電池，鉛酸電池，氧化還原液流電池和液態(tài)金屬電池在內(nèi)的電池有望成為電網(wǎng)規(guī)模的儲能設(shè)備，但它們還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足電網(wǎng)的存儲需求，如成本低，循環(huán)壽命長，安全可靠和合理能源密度降低成本和占地面積。在這里，我們報道了一種可再充電的錳-氫電池，其中陰極在可溶性Mn2+與固體MnO2之間以雙電子反應(yīng)進(jìn)行循環(huán)，陽極通過公知的氫釋放和氧化的催化反應(yīng)在H2氣和H2O之間循環(huán)。這種電池化學(xué)成分表現(xiàn)出?1.3V的放電電壓，100mAcm-2的放電容量(放電36s)，壽命超過10,000次而不衰減。我們實現(xiàn)了?139Whkg-1的重量能量密度(?210Whl-1的體積能量密度)，理論重量能量密度為?174Whkg-1(體積能量密度為?263Whl-1)在4MMnSO4電解質(zhì)中。錳氫電池涉及低成本豐富的材料，并有可能擴(kuò)大用于大規(guī)模儲能。

本文報道了一種全新的Mn-H二次電池。該體系電池采用氫氣作為負(fù)極，展現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能潛力。其制作方法能夠促進(jìn)高能量密度、快速充放電、超穩(wěn)定電池在大規(guī)模能源器件的發(fā)展。作者之后將關(guān)注于高效電極材料的電池性能和電池價格的優(yōu)化。Mn-H電池的成本將會隨著高活性、HER/HOR電催化的研究進(jìn)一步降低。

陳維博士于2008年6月在北京科技大學(xué)獲得學(xué)士學(xué)位，2013年12月于沙特阿卜杜拉國王科技大學(xué)獲得博士學(xué)位。2014年4月至今在美國斯坦福大學(xué)從事博士后研究。從事納米材料的制備及其在電催化電化學(xué)儲能方面的應(yīng)用研究。至今已發(fā)表文章34篇，獲得專利2個。

崔屹教授，1998年崔屹獲得中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)理學(xué)學(xué)士學(xué)位;2002年在哈佛大學(xué)獲得博士學(xué)位;2003年在加州大學(xué)伯克利分校從事博士后研究;2004年入選世界頂尖100名青年發(fā)明家;2005年進(jìn)入斯坦福大學(xué)材料科學(xué)與工程系任教，先后擔(dān)任助理教授、副教授、教授;2014年獲得首屆納米能源獎;2017年獲得布拉瓦尼克青年科學(xué)大獎之物質(zhì)科學(xué)與工程技術(shù)獎。崔屹主要研究內(nèi)容為納米材料在能量存儲、光伏器件、拓?fù)浣^緣體、生物及環(huán)境等方向的應(yīng)用?，F(xiàn)為美國斯坦福大學(xué)材料科學(xué)與工程系終身教授，世界知名科學(xué)期刊《納米快訊》副主編，美國灣區(qū)光伏聯(lián)盟主任和電池500聯(lián)盟主任。崔教授目前領(lǐng)導(dǎo)一個55人的博士、博士后研究團(tuán)隊，從事納米、新材料、新能源、環(huán)境保護(hù)和生物科學(xué)的研究。截止到2016年，崔屹在納米材料研究領(lǐng)域取得了開創(chuàng)性研究成果，在先后在包括Science、Nature、NatureNanotechnology、NatureMaterials、NatureCommunication、JACS等世界頂級期刊發(fā)表高水平科技論文330多篇，其研究團(tuán)隊致力于納米、新材料、新能源、環(huán)境保護(hù)和生物科學(xué)的研究，在科技創(chuàng)新與成果轉(zhuǎn)化方面擁有豐富經(jīng)驗，其創(chuàng)新性的研究成果和發(fā)明亦引起了工業(yè)界的關(guān)注。