2023年度中國科學十大進展發布！鋰硫電池相關研究入選

　　2月29日，國家自然科學基金委員會發布了2023年度“中國科學十大進展”，主要分布在生命科學和醫學、人工智能、量子、天文、化學能源等科學領域。它們分別為：

　　進展1：人工智能大模型為精準天氣預報帶來新突破。

　　進展2：揭示人類基因組暗物質驅動衰老的機制。

　　進展3：發現大腦“有形”生物鐘的存在及其節律調控機制。

　　進展4：農作物耐鹽堿機制解析及應用。

　　進展5：新方法實現單堿基到超大片段DNA精準操縱。

　　進展6：揭示人類細胞DNA復制起始新機制。

　　進展7：“拉索”發現史上最亮伽馬暴的極窄噴流和十萬億電子伏特光子。

　　進展8：玻色編碼糾錯延長量子比特壽命。

　　進展9：揭示光感受調節血糖代謝機制。

　　進展10：發現鋰硫電池界面電荷存儲聚集反應新機制。

　　“發現鋰硫電池界面電荷存儲聚集反應新機制”由廈門大學廖洪鋼教授、孫世剛院士和北京化工大學陳建峰院士團隊完成。鋰硫電池具有極高的能量密度和較低的成本，然而，鋰硫電池的廣泛應用還未能實現，因為它在充放電過程中，電池性能會快速下降，每塊電池就像一個神秘的“黑匣子”。受限于傳統原位顯微研究技術的時空分辨率低及鋰硫體系不穩定等因素，人們對其內部發生的化學反應過程尚不清楚，無法針對性解決問題，嚴重阻礙其應用。

　　廈門大學廖洪鋼、孫世剛和北京化工大學陳建峰等開發高分辨電化學原位透射電鏡技術，耦合真實電解液環境和外加電場，實現對鋰硫電池界面反應原子尺度動態實時觀測和研究。發現電池活性材料表面分子聚集成為分子團進行反應，電荷轉移可以首先存儲在聚集分子團中，分子團得到電子但不會發生轉化，直到獲得足夠電子后瞬時結晶轉化。而沒有活性的材料表面遵循經典的單分子反應途徑，多硫化鋰分子逐步得到電子，分步轉化，最后轉化為Li2S。模擬計算表明，活性中心與多硫化鋰之間的靜電作用促進了Li+和多硫分子的聚集，并證實分子聚集體中的電荷可以自由轉移。

　　近百年來，電化學界面反應通常被認為僅存在“內球反應”和“外球反應”單分子途徑。該研究揭示出電化學界面反應存在第三種“電荷存儲聚集反應”機制，加深了對多硫化物演變及其對電池表界面反應動力學影響的認識，為下一代鋰硫電池設計提供指導。

　　據介紹，此項年度評選活動自2005年啟動已成功舉辦19屆。2023年度“中國科學十大進展”由相關學科領域專家先從600多項科學研究成果中遴選出30項成果，在此基礎上評選出的10項重大科學研究成果。