中新网天津11月5日电 (记者 孙玲玲) 天津大学国家储能技术产教融合创新平台吉科猛团队联合上海交通大学、巴西圣保罗大学及美国加州大学尔湾分校等国内外科研单位，通过理论计算预言了一类新型二维拓扑二硫化物单层材料（HfTiTe₄、ZrTiTe₄和HfZrTe₄）。这些材料在快充性能、循环稳定性及耐热性方面展现出显著优势，为下一代高性能电池技术发展提供了关键科学理论支撑。
相关研究成果以《用于下一代电池负极和硫正极宿主的超稳定单层碲化物拓扑材料》为题，近日在线发表于国际权威期刊《先进科学》（Advanced Science）上。该研究通过第一性原理计算与分子动力学模拟，系统揭示了这类材料在电池应用中的独特性能机制。
研究团队发现，作为负极活性材料时，新型二维材料具有丰富的锂/钠离子存储位点与超快离子传输能力。其理论储锂容量达1.60 Ah/g，储钠容量达1.35 Ah/g，离子扩散势垒分别低至0.206 eV（锂）和0.046 eV（钠），显著优于传统二维碳材料和磷基材料。作为硫正极载体时，材料表面特殊的化学吸附与催化转化能力可有效锚定多硫化物中间体，延长正极循环寿命并优化快充表现。
针对锂硫电池和钠硫电池中普遍存在的多硫化物“穿梭效应”问题，该材料通过表面强化学吸附作用，可高效抑制多硫化物迁移。计算结果显示，其吸附能较传统材料提升3倍以上，从而显著提升电池充放电循环稳定性与库仑效率，为解决硫基电池商业化应用中的关键瓶颈提供了新思路。
实验表明，该材料在室温至227℃宽温域内保持优异热稳定性与电化学动力学性能。这一特性使其在新能源汽车高温户外运行、工业储能系统高温场景及高功率电子设备等极端工况中具有重要应用价值，为高温电池技术开发提供了关键材料基础。
业内专家指出，此类新型二维拓扑材料的发现，不仅为高性能电池研发开辟了全新材料体系，更通过产学研国际合作模式，推动了储能技术领域的理论创新与工程化应用进程。（完）
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