中科大研制出可快充的锂离子电池材料等3 则

中国科大研制出可快充的锂离子电池材料

充电速度慢、续航里程短是当前制约电动汽车发展的主要因素之一。中国科学技术大学季恒星教授研究组与美国加州大学洛杉矶分校、中国科学院化学研究所等机构合作，研制出一种新型黑磷复合材料，有望制备出兼具快速充电、高电荷容量、长寿命优点的锂离子电池，研究成果发表于《科学》。

黑磷是白磷的同素异形体，特殊的层状结构赋予其很强的离子传导能力和高理论容量，是极具潜力的满足快充要求的电极材料。然而黑磷容易从层状结构的边缘开始发生结构破坏，实测性能远低于理论预期。研究人员采用界面工程策略将黑磷和石墨通过磷碳共价键连接在一起，在稳定材料结构的同时提升了黑磷石墨复合材料内部对锂离子的传导能力，并通过常规的工艺路线和技术参数，将黑磷复合材料制成电极片，实验结果表明，电极片样品充电9 分钟即可恢复约80%的电量，2000 次循环后仍可保持90%的容量。如果能够实现这款新型材料的大规模生产，结合匹配的正极材料及其他辅助材料，并针对电芯结构、热管理和析锂防护等进行优化设计，将有望获得快速充电、能量密度达350 瓦时/千克的锂离子电池，提升电动汽车的续航里程到接近1000 公里。

（赵 惠 供稿）

一种新型电子元器件被发明

电流二极管被广泛应用于存储、计算、通信、显示等领域，是现代电子学中最为关键的基础元器件。从电子迁移的角度，可以分为巡游电子和局域电子。巡游电子是在晶体中能够自由移动的电子。以巡游电子为载体的电子元器件，在电场作用下，电流（J）和电压（V）可以分为J-V 对称关系和非J-V对称关系。与巡游电子相对应的，便是局域电子，即不能够自由移动的电子，主要通过轨道的杂化形成化学键而被固定在晶体的某一区域。以局域电子为载体的电子元器件，在电场的作用下，负电荷逆电场移动，与正电荷重心分离，电介质中便形成感应偶极矩，称之为电极化（P）。一般电极化（P）与电压（V）关系呈现对称性的P-V 关系，具有P-V关系的相关元器件早已被发明。而具有非对称性P-V关系的极化整流效应的元器件并未见报道。

中科院合肥物质科学研究院强磁场中心盛志高团队与中科院物理所、中科院宁波材料所科研人员合作，发明出一种新型电子元器件，称之为“极化二极管”。研究团队以电疲劳方式在介电材料钛酸锶（SrTiO3）中引入适量氧空位，与周围电子组成“极化子”。通过电场作用，“极化子”便可形成电极化（P）。将疲劳钛酸锶与金属钛结合，以形成的异质结为基础设计出了具有整流效应的元器件。通过强磁场中心稳态强磁场实验装置（SHMFF）超磁体下的超快光学测试系统发现，对上述元器件施加负电场（-V）时，界面可形成非常弱的极化P；施加正电场（+V）时，界面便形成非常强的极化P。以上述非对称P-V 形成的极化二极管，未来有望成为电子器件的基础元件，在整流器、储存器以及计算等领域均有着十分重要的潜在应用价值。

（杨秀丽 供稿）

合肥工大在微纳适体传感器领域取得重要进展

快速、广谱、痕量的农残检测是目前面临的一大全球性难题。合肥工业大学张鉴副教授依托该校食品与生物工程学院郑磊研究员团队，成功研发出一种能实时检测4 种超痕量有机磷农残的微型适体传感器，相关研究结果发表于《生物传感器和生物电子》。该工作基于DNA适配体修饰的微电极芯片，采用交流电热效应实现超痕量有机磷分子在芯片表面的富集，使传感器达到30 秒钟快速响应。传感器对4 种常见有机磷的检测限（LOD）低至(0.24～1.67)fM，并具有fM～nM的超宽线性范围，同时保持了良好的特异性和可存储性。该研究对实际蔬菜样品中的有机磷农残进行了有效检出。该传感器及其检测方法为现场广谱检测超痕量有机磷农残提供了一种先进、可靠、低成本的解决方案。

（张文君 供稿）