烧绿石型氧化钨质子电极

500C超快充放电

利用三维隧道结构和Grotthuss机制实现超高倍率质子存储，区别于传统氧化钨相。

Yong, Kai · Xiaoxiao, Pan · Zhang, Qianyu · Wu, Yuan · 庄树新 · 林紫锋 · 吴昊

Advanced Materials 2025

参数信息

活化能

0.08 eV

可逆容量

71 mAh g⁻¹

充电倍率

500 C

循环寿命

30000 cycles

全电池工作电压

1.1 V

工作温度范围

-20 °C

技术优势

质子跑得比水分子快

不同于传统氧化钨相的“运载”式传输，烧绿石结构中丰富的沸石水网络支持 Grotthuss 跳跃，质子在其中像“牛顿摆”一样传递，无须溶剂分子整体迁移。

掺杂一点点镍就让水网更通畅

引入微量 Ni²⁺ 能够显著增加晶格内结构水的含量，重塑氢键网络，从而将质子传输活化能大幅降至 0.08 eV。

跑三万圈也不累

在超高倍率下经历 30 000 次充放电循环后，容量几乎不衰减，展现出顶级的循环稳定性。

应用场景

• 水系质子电池：提供高倍率、长寿命的负极选项，与 Grotthuss 正极配对可组高压全电池。
• 高功率储能：500C 倍率下仍可逆储质子，满足瞬间高功率输出需求。
• 钠离子电池：可作为研究晶格水调控离子传导的模型体系，启示钠离子电极设计。
• 柔性电子：水系安全、宽温工作和高倍率特性适合柔性器件的脉冲供电。
• 快充型电池：7 秒级满充的超快充电能力可直接用于极速充电场景。