中科院物理所索鎏敏、孟胜、张萃Angew.：水系环境突破水系电池TiO₂负极尺寸限制

本研究背景聚焦于钛基氧化物（TiO₂）作为锂离子电池负极材料时，在传统非水系电解质中因锂离子嵌入/脱出引发的两相反应导致晶格失配和颗粒断裂，尤其当粒径超过40 nm时机械失效风险加剧，而减小尺寸至纳米级又面临副反应多、成本高和涂覆性能差等限制。研究目的是揭示TiO₂在水系环境中的“尺寸独立性”，通过对比亚微米TiO₂在非水系和水系电解质中的电化学行为，探索其提升循环稳定性的机制。结论表明，水系电解质中水分子与TiO₂表面形成氢键网络，增强表面能和塑性，抑制裂纹扩展，同时亚微米尺寸的低比表面积有效降低析氢反应活性；基于此开发的Ah级软包电池实现了高能量密度（66 Wh/kg）、长循环稳定性（1200次容量保持率71%）和宽温域适应性，为水系电池在大规模储能中的应用提供了新思路。