近期，南开大学陈军院士团队在科研进展方面亮点频出，喜讯不断。不到一周之内，团队成果接连刊登在国际顶尖刊物JACS和Angew. Chem.上。

JACS：双极水系电解液的设计

可充电水系电池由于其高安全性和低成本，使其作为一种潜在的大规模能源存储系统。然而，开发具有高可持续性和可逆性的水系电池是具有挑战性的。

本研究中，南开大学陈军院士等人报道了一种两性羟基乙酸铝（AlAc(OH)2）电解液，其具有H+和OH−的双极电解化能力，有助于蒽醌（AQ）负极和氢氧化镍（Ni(OH)2）正极的氧化还原反应。其中，AlAc(OH)2(H2O)3溶剂化结构的双极电离能力是Al3+和OH−的强极化能力的结果。

在解离常数为5.0/3.0时，H+/OH−的解离能力强于水（14.0），提高了电极的氧化还原反应。具体来说，H+的吸收阻止AQ负极离子键的形成，抑制电极溶解，而OH−为Ni(OH)2正极的稳定转化反应提供了局部碱性环境。进一步验证，设计的AQ||Ni(OH)2电池的AQ负极放电容量为243.9 mAhg-1，循环300次容量保持率为78.2%。

此外，作者组装了一个放电容量为0.90 Ah的软包电池，基于电池的总质量展现出44.7 Whkg-1的能量密度。这项工作显著地拓宽了水系电池的类型，并代表了双极电解液的设计理念和与H+和OH−进行的独特的电化学反应。

相关文章以“Sustainable Aqueous Batteries Based on Bipolar Dissociation of Aluminum Hydroxyacetate Electrolyte”为题发表在J. Am. Chem. Soc.上。

AQ|AlAc(OH)2|Ni(OH)2全电池的电化学性能

Angew：温度-压力诱导策略提升ORR性能

氧还原反应（ORR）在金属空气电池和燃料电池发展中扮演着重要作用，其中应变调节可以改变催化剂的几何形状，调整催化剂的表面电荷分布，是优化ORR活性的有力策略，但在材料中引入应变调节仍然难以实现催化性能的大幅度提升。

在此，南开大学陈军院士和严振华副研究员等人提出了一种温度-压力诱导策略来实现金属配位聚合物的晶格应变调控。通过对应变效应对ORR性能的系统研究，进一步理解和证实了几何效应和电子效应之间的关系，晶格压缩率为2.0%的应变Co-DABDT（DABDT=2,5-二氨基苯-1,4-二硫醇）表现为0.81 V。

理论分析表明，晶格应变改变S原子周围的自旋电荷密度，然后调节氢键相互作用与中间体促进ORR催化过程。这项工作有助于从原子水平上理解催化机理。

相关文章以“Lattice Strained Induced Spin Regulation in Co-N/S Coordination Framework Enhanced Oxygen Reduction Reaction”为题发表在Angew. Chem. Int. Ed.上。

应变调节与电催化性能之间的DFT研究

团队简介

陈军，无机化学家，中国科学院院士、发展中国家科学院院士，南开大学教授。自2002年起任南开大学教授、博士生导师，现任南开大学副校长、特种化学电源全国重点实验室主任，先进能源材料化学教育部重点实验室主任。

南开大学陈军院士团队一直致力于能源材料化学与高能电池领域的研究，通过纳米化学和能源材料的交叉学科研究，探索使用新材料，从转化效率和储存密度这两方面优化电池效能，实现更高效的能量转化，获得更清洁的电能。

（图源：津云）

多年来，团队设计了多种高比容量羰基正极材料并优化电解液；创制多种高比容量钠离子电池；突破了高比能锂动力电池关键材料创制和电解液优化等等。

2023年，陈军院士还牵头获批特种化学电源全国重点实验室、国家基金委“超越传统的电池体系”重大研究计划，主持国家重点研发计划“储能与智能电网技术”重点专项；他负责的新能源（能源化学）系列教材入选教育部战略性新兴领域“十四五”高等教育教材，组建了全国新能源行业产教融合共同体；团队严振华副研究员入选国家“四青”，所负责的钠离子储能电池项目在天津天开高教科创园进行了科技成果转化。

一个个优秀的科研成果，书写了科技创新的“时代答卷”。春回大地，南开化学将在和煦春光中继续扬帆起航，勇攀科研高峰。

本文素材来自：南开化学、顶刊收割机、“功能材料与能源化学”创新团队官网等

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