2024年度江西省自然科学奖

碳纳米管连续体增强电极的界面耦合及电荷输运机制研究

主要完成人及所在单位：吴子平（江西理工大学）、刘先斌（江西理工大学）、尹艳红（江西理工大学）、刘亭（江西理工大学）、夏宝玉（华中科技大学）

项目聚焦锂电池比性能不高、耐候性不佳、安全性不好、循序寿命不长等共性难题，提出了利用CNTs连续体优势，创新了增强电极的构筑原理与方法，开展了界面高强度耦合和电荷连续输运机制的关键科学问题研究，突破其核心性能瓶颈，取得了系列重要科学发现，为高比能、耐候性、高安全和长循环的锂电池制造和应用奠定了理论支撑。

科学发现一：发现了CNTs连续体及其结构对多尺度活性物质和电化学性能强化机制与调控规律。理清了连续体与活性物质间吸附规律，获得了连续体增强电极织网结构，阐明了电荷在织网结构输运机制及高倍率与长寿命锂电池工作机理。

科学发现二：揭示了以连续体组装膜作为集流体的多重界面耦合作用新机制，重构了电极集流体与活性物质及电解液等的多相界面。发现了CNTs对活性物质电荷输运的调控规律，构建了高性能电极及可折叠锂电池和线缆锂电池等储能器件。

科学发现三：发明了温度场诱发自组装碳纳米管连续体一体化电极新技术，揭示了锂金属熔体在CNTs基体的扩散规律，阐明了锂离子电化学沉积/剥离新机制，为高效电荷输运、工况性能稳定的锂电池体系及电极提供了重要的科学理论与技术指导。