2024年度江西省自然科学奖

不饱和双键大分子模型的设计、结构调控及其储能增效机制

主要完成人及所在单位：陈军（江西理工大学）、李玉涛（德州大学奥斯汀分校）、丁能文（江西理工大学）、张骞（江西理工大学）

开发高性能锂离子电池储能器件对实现“双碳”国家战略目标具有重大意义，获得低溶解、高导电和高暴露活性点位的高性能有机电极材料成为迫切需要解决的行业难题。为此，本项目聚焦江西省“1269”行动计划，紧密围绕锂电行业领域有机电极材料普遍存在的难点问题，开展系统改性研究，获得多项原创性成果。

科学发现一：创新性构建大孔径酞菁共轭框架聚合物，抑制了活性物质溶解、暴露更多活性位点，构筑了稳定框架通道。深入研究了框架尺寸对储能性能影响规律，揭示充放电过程分子结构及价态演化机制，提出了“双键-酞菁-共价框架”结构协同储能机制。成果被国家杰青、长江、首批万人朱广山教授高度评价为“引入导电材料和形成稳定的聚合物骨架两种方法已被证明是有效的”。

科学发现二：率先构建了稀土三明治层状酞菁新型负极材料，抑制了活性物质溶解、提升了导电性，建立了稳定层状通道，提出了三明治层状酞菁共轭体系“超级嵌锂”机制。成果被国家杰青、长江、首批万人朱广山教授评价为“不饱和官能团实现了两步48锂离子存储”，被香港科学院院士、英国皇家化学会会士支春义教授评价为“三明治结构减少了带隙，使电子离域，并增加了电子电导率”。

科学发现三：首次构建生物质羧酸钠盐和酸酐纳米纤维负极材料，钠盐化策略抑制溶解、纳米纤维化策略暴露更多活性位点。明晰了多组分容量贡献机理，提出了不饱和双键三步嵌锂机制。成果被国家杰青纪效波教授评价为“将近两倍的改善程度归因于比表面积改善和活性位点增加”，为韩国先进科学技术研究院首席教授Seokwoo Jeon开发“高性能3D纳米聚酰亚胺储能材料”提供理论支撑。