水合质子脱溶剂优化策略实现高性能水系质子电池

《Advanced Functional Materials》：Hydrated Proton Desolvation Optimization Toward High-Rate Aqueous Proton Batteries

本研究针对钼氧化物作为质子电池电极材料时存在的水合质子界面脱溶剂动力学缓慢问题，提出通过微量磷掺杂（P-MoOx）优化脱溶剂过程。该策略使P-MoOx在200 A g?1高倍率下仍保持约200 mAh g?1的比容量（达到2 A g?1容量的80%），循环寿命超过58,000次，显著优于现有有机配合物、水合物及金属氧化物电极。研究进一步展示了基于P-MoOx的7×10串并联微型质子电池组，可实现10 V高电压输出，为快充电池设计提供了新思路。

　　

通过优化水合质子（hydrated proton）的脱溶剂过程，研究人员开发出高倍率水系质子电池。钼氧化物（molybdenum oxide）虽具有高比容量潜力，但其界面处水合质子的完全脱溶剂动力学缓慢限制了倍率性能。本研究采用微量磷掺杂策略（P-MoO_x），弱化了电极材料与水合质子间的相互作用，促使界面发生能量和动力学更有利的不完全脱溶剂过程，从而加速水合质子（hydronium）的存储。P-MoO_x电极表现出卓越的倍率性能（200 A g^?1时容量约200 mAh g^?1）和超长循环稳定性（>58,000次）。此外，基于P-MoO_x的微型质子电池组通过7×10串并联结构实现了10 V高电压输出，展现了按需定制容量的潜力。该研究揭示了脱溶剂过程对高倍率电极设计的关键作用，推动了快充电池的发展。