Wenwu Li

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水系多价态电池

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面向低温与海洋等极端工况的高安全储能,水系Zn/Mg/Al金属电池的前沿趋势正在从“经验配方”升级为“高熵体系+AI闭环”的可设计工程:首先以抗冻高熵电解液为主抓手,通过高盐/局部高浓度与低活度水抑制析氢与腐蚀,叠加多组分添加剂形成可离子导通、电子绝缘的稳定界面膜,在低温下同时保障电导与沉积/剥离可逆性;其次构建高熵正极(多金属位点/多阴离子框架/可调缺陷与晶格水)以降低低温扩散与相变惩罚,提升结构稳态;并引入卤素正极(I₂/I₃⁻/I⁻)利用快速可逆的溶解-沉积型反应获得高倍率与低温响应,同时用限域载体、络合吸附与选择性隔膜抑制穿梭与自放电。其可行性来自明确的“材料—界面—工况”协同路线:电解液决定溶剂化与界面成膜,界面决定金属负极形貌与副反应,正极与隔膜共同决定可逆性与能量效率。进一步以AI/大数据筛选+DFT机理约束实现工程化加速:从文献与高通量实验提取配方—性能数据,结合DFT计算溶剂化能、吸附能、迁移势垒与成膜反应路径,构建面向低温微环境的描述符/算符并进行多目标优化(抗冻、抑氢、稳定、成本、可制造),通过主动学习形成“预测—实验验证—再训练”闭环,从而在可控边界条件下快速锁定高熵电解液与高熵正极的最优组合。