近日，辽宁大学化学院教师张思文、尹博思与硕士研究生李穆迪在水系镁离子储能系统中取得了新的研究进展，其相关研究成果“Organic-Inorganic Coupling Strategy:Clamp Effect to Capture Mg2+for Aqueous Magnesium Ion Capacitor”发表在Angewandte Chemie International Edition期刊上。
研究表明，考虑到全球对电力和能源的高需求，科学家越来越多地致力于研究可持续的、动态的储能系统的替代设备。目前，锂离子电池因其优良的循环寿命和优良的功率密度而成为商业应用的首选。然而，不仅锂资源的稀缺性，而且有机电解质应用引发的安全问题也要求研究人员迅速解决或寻求替代能源存储系统，以适应当前在更广泛的环境背景下的发展状况。由于镁资源的广泛可用性和水基电解质提供的安全性优势，水性镁离子储能系统极有可能成为下一代储能项目的候选项目。该储能系统安全性高，电荷传输速度是单价金属电池的两倍，且环境友好。然而，带双电荷的Mg2+与基体材料之间的强静电相互作用极大地限制了Mg2+的扩散率，从而影响了其稳定的电化学性能。
该研究中，通过有机-无机偶联策略，成功合成了一种由有机相（乙二胺，EDA）和无机相（三氧化二锰）组成的具有双储能机制的新型复合材料EDA- Mn2O3。无机相Mn2O3作为支架结构，实现了镁离子稳定可逆的插/脱插。有机相EDA作为弹性基质吸附在Mn2O3表面，与Mn2O3协同作用，利用双齿螯合配体捕获Mg2+。EDA中末端双质子胺的强大配位效应增强了复合材料的结构多样性和比容量特性。
以EDA-Mn2O3为阴极，组装成水镁离子电容器获得了优异的比电容（219.01 F/g）。在2000次循环后保持了98.8%的电容保留率。这种有机-无机耦合方法通过其双重储能机制显著提高了电池性能。同时，结合各学科的发展优势，证明了设计高容量、高稳定性的正极材料的可能性，为未来的储能领域提供了先进的思路。
期刊简介
Angewandte Chemie International Edition期刊是化学领域的顶级学术期刊，辽宁大学学术期刊目录（2024版）校A+期刊。该杂志主要发表化学领域的最新研究成果和前沿进展。它涵盖了有机化学、无机化学、物理化学、分析化学等多个子领域，是化学界广泛关注的权威刊物。由于其高质量的内容，该杂志被许多学者和科研机构视为化学领域的重要参考。
作者简介
李穆迪，辽宁大学化学院2021级硕士研究生，主要研究方向为水系镁离子电容器。
张思文，辽宁大学化学院助理研究员，沈阳市拔尖人才，博士毕业于哈尔滨工业大学，在博士期间获得留学基金委奖学金前往新加坡国立大学联合培养18个月。一直从事电化学储能（超级电容器、水系电池）的相关研究工作。目前，在电化学储能领域发表SCI论文50余篇，其中以第一作者/通讯作者在Angewandte Chemie International Edition、Advanced Materials、Energy & Environmental Science、Advanced Functional Materials、Energy Storage Materials、Nano Energy、Nano-Micro Letters等国际著名期刊上发表SCI检索论文20余篇。影响因子30以上的2篇，影响因子15以上的10余篇。论文被引用2500余次，H因子25，发表期刊中有4篇被评为ESI高被引用论文（世界前1%），1篇被评为ESI热点论文（世界前0.1%）。授权发明专利3项，受理专利6项，作为负责人/参与人承担国家级、省部级项目10余项。担任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等国际杂志独立审稿人。
尹博思，辽宁大学化学院副教授，硕士研究生导师，辽宁省首批“科技专员”，沈阳市拔尖人才。主要从事柔性可塑性超级电容器和智能温敏水系电池等领域的科学研究，在Energy & Environmental Science、Advanced Materials、Angew.Chem.、Nano Energy、Carbon Energy、Energy Storage Materials等国际著名期刊上发表SCI检索论文30余篇。累计引用次数3000余次，H因子为26。授权发明专利2项，受理专利10项，成果转化2项。作为负责人主持/参与国家重点实验室项目、教育部项目、面上项目及其他地方基金项目5项，企业横向项目2项。
原文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202412735
来源：化学院
撰稿：米文辉
编辑：姚佳琪
校审：马雨萌 张凡 张洋
