青海电网建设成功实现17连跨

青海这和赵忠贤青年时代就专注超导是密切相关的。

在那年的8月底，电网受《物理》杂志编辑部主任王进萍女士之邀请，电网我写了一篇热血拓荒路 低温物理情--追忆恩师洪朝生先生一文，登载在《物理》，第47卷，第9期，2018。如果听他的话早几年做，建设会发展地更好。

记得他对一位科学家有些看法，成功多年后发现有误，因为是跟我谈及的，所以他特意跟我说：我以前跟你说的，全部收回。2017年1月，实现赵忠贤医院看望洪先生在物科宾馆的5年先生对理论物理兴趣依旧，实现自费订阅的PhysicsToday杂志每期都仔细阅读，有时晚到或漏寄了，他会很着急让我想办法弄到。洪先生是我国低温物理和低温技术的奠基人，连跨他在学术上的贡献得到了国内同行和国际同行的敬佩。

学生和同事在他的指导下出了成果，青海但凡主要工作不是他亲自做的，他绝不同意在论文上署名。现在量子计算技术等有需求了，电网也只能从国外进口，最近又被卡脖子。

主编很为难，建设说这篇稿子他也有疑问，建设但它是报社一个资深高级记者写的，不好轻易拒绝，希望我写一个书面拒稿信，一定要我和洪先生签名，我说不用洪先生签，我就能负责

欢迎大家到材料人宣传科技成果并对文献进行深入解读，成功投稿邮箱[email protected]。【引言】传统的非水系锂离子电池由于其宽的工作电压范围，实现高的能量密度和良好的循环稳定性而受到科学研究和工业应用的广泛关注。

【图文导读】图1.水性金属离子电池和金属空气电池中本征结构修饰的示意图图2.水系金属离子电池的阳离子空位设计a）Co-Mn-O材料的中子全散射和对分布功能（PDF）分析b）由四方尖晶石Co1.21Mn1.75O3.72和层状水钠锰矿K0.05MnO2·H2O组成的双相Co-Mn-O的晶格结构c）通过CV扫描获得的Co-Mn-O材料的原位XRD图谱d）在1mNa2SO4电解质中以1mV/s的扫描速率，连跨将双相Co-Mn-O材料的CV扫描从-0.5到1.1V进行两个循环e）在2至20A/g的电流密度下电极容量与循环次数的关系f）已开发的3DZMO尖晶石骨架中Zn2+插入/提取的示意图g）在没有和有锰空位的ZMO尖晶石中代表的Zn2+扩散通道h）GITT曲线和ZMO/C和ZMO+C电极的Zn2+扩散系数图3. 水系金属空气电池的阳离子空位设计a）形态和结构演变过程的示意图b-c）Li(Ni0.2Co0.6Mn0.2)O2和De-Li(Ni0.2Co0.6Mn0.2)O2的HAADF-STEM图像，连跨并且晶体中的Li空位标记为黄色圆圈d-e）原始Li(Ni0.2Co0.6Mn0.2)O2和De-Li(Ni0.2Co0.6Mn0.2)O2的OER和ORR自由能图f）脱锂前后Li(Ni0.2Co0.6Mn0.2)O2和De-Li(Ni0.2Co0.6Mn0.2)O2的长期性能比较g）作为空气阴极的双功能De-Li(Ni0.2Co0.6Mn0.2)O2催化剂在5mA/cm2下的充放电循环性能h）双功能De-Li(Ni0.2Co0.6Mn0.2)O2催化剂在200mA/cm2下与IrO2/C和Pt/C相比的充放电极化曲线图4.水系金属离子电池的阳离子空位设计a-d）p-VO的电荷分布和结构图，Od-VO的电荷分布和结构图e-f）GITT曲线和p-VO和Od-VO电极的Zn2+扩散系数比较g）充放电循环后，Od-VO和p-VO电极在扫描速度为0.2mV/s时的CV曲线h）Od-VO在电流密度为0.2至5A/g时的充电/放电曲线i）在各种电流密度下Od-VO和p-VO的速率能力和相应的库仑效率（CE）j）Od-VO和p-VO在200mA/g和相应的CE下可循环200次图5. 水系金属空气电池的氧空位设计a-b）O2和HO2在不同表面上的吸附构型c）铝空气电池的示意性配置d）原始MnO2和A-MnO2的开路电压曲线比较e）放电极化曲线和相应的功率密度f）基于原始MnO2和A-MnO2催化剂的Al-空气电池在100mA/cm2的电流密度下的长期耐用性g）由铝制空气电池供电的两个系列的65个SJTU形状的LED图6.金属离子预嵌入（单价水系金属离子电池）a）ac-KxV2O5的示意图，在V2O5双层之间具有较大的层间间隔以K0.25V2O5·nH2O分子为支柱b）层间间距小的正交V2O5c）分层KxV2O5的XRD图d）具有双相纳米结构的分层KxV2O5（x=0.25）的HRTEM图像e-f）分层KxV2O5的结晶区和非晶区的FFT模式g）基于3D双连续纳米多孔Au电流集电极的水性K+离子微电池的结构图h-j）V-MnAR-PIMB水溶液和其他可充电碱金属离子水溶液的堆容量，自放电性能以及堆能量和功率密度比较图7.金属离子预嵌入（多价水系金属离子电池）a）NVO纳米线的高分辨率TEM图像和插图中的SAED图案b）由Na，V和O元素组成的NVO纳米线的SEM-EDX映射图像c）NVO纳米线的XRD图案和晶体结构d-e）不同充电/放电状态下NVO电极的异位XRD图谱以及在0.2A/g时的相应恒电流充放电曲线f）NVO在1.0A/g下可进行1000次循环的长循环性能g）所获得的Ni0.25V2O5·H2O的HRTEMh）由通道I和II组成的Ni0.25V2O5·H2O的B3LYP-D3计算结构i）Ni0.25V2O5·H2O阴极在电流密度为0.2至5A/g时的恒电流充放电曲线图8水分子预嵌入（单价水系金属离子电池）a）具有部分和完全水合无序条件的KVO的中子PDFb）通过拟合PDF分析对（i）部分水合KVO和（ii）全水合KVO的精制结构c）（i）无序KVO纳米片和（ii）有序KVO材料在三个CV循环中以1mV/s的扫描速率的原位XRD光谱等高线图d）5000次充/放电循环的KVO库仑效率图9. 水分子预嵌入（多价水系金属离子电池）a）原始VOG，分别充电至1.3V和放电至0.2V后的VOG的晶体结构图b）VOG，VOG-350和VOG-350空气的粉末XRD图c）制备的VOG在60mA/g时的充放电曲线d）VOG和VOG-350在0.3至30A/g的各种电流密度下的速率能力e）VOG和VOG-350在6A/g下的循环性能f）cw-MnO2的XRD图谱和（插图）晶体结构g-h）各种放电和充电状态下cw-MnO2的XANES光谱图10.具有扩展插层结构的聚苯胺（PANI）插层MnO2纳米层a）具有扩展插层结构的聚苯胺（PANI）插层MnO2纳米层的示意图b）PANI插入的MnO2纳米层的高分辨率TEM图像c-d）PANI插入的MnO2纳米层的异位X射线粉末衍射（XRD）图和从a中选择的异位XRD图（对应于在c中以3、10、13和19表示的XRD图）e）显示H+和Zn2+顺序插入的示意图f）在200至3000mA/g的各种电流密度下插入PANI的MnO2的速率性能g）在200mA/g的电流密度下插入PANI的MnO2的循环性能图11.PEDOT插层NVO层材料a）PEDOT插层NVO层材料的制备过程示意图b-c）NVO样品和PEDOT-NVO样品的HRTEM图像d-f）在第二个循环的放电和充电状态下PEDOT-NVO阴极的异位XRD图案，以及选定区域中包含的图案的相应放大g）NVO和PEDOT-NVO的速率为0.2A/g时的充放电曲线h）在0.05至10A/g的不同电流密度下相应电极的速率能力i）NVO和PEDOT-NVO以0.2A/g的循环性能比较j）在插入Zn2+之前和之后引入PEDOT的NVO优化结构图图12.金属元素掺杂（水系金属离子电池）a）电化学过程中CoFe(CN)6骨架中可逆Zn2+嵌入/去嵌入的示意图b）CoFe(CN)6的Rietveld精炼结果c-d）在0.3至0.6A/g的不同电流密度下的速率性能和相应的恒电流充/放电曲线e）恒电流充放电曲线为0.3A/gf）收集从不同颜色球体指示的相关电位的Ex-XRD图案进行结构分析，并在选定电位下收集ex-XRD图案图13.金属元素掺杂（水系金属空气电池）a）在OER和ORR的碳布上生长的Fe-Co4N@N-C纳米片的示意图b-c）包含Co，C，Fe和N元素的Fe-Co4N@N-C电催化剂的高分辨率TEM图像和TEM-EDS映射d）Fe-Co4N@N-C和Pt/C+RuO2在5mA/cm1处的比放电容量曲线e）Fe-Co4N@N-C和Pt/C+RuO2的放电极化曲线及相应的功率密度f）由Fe-Co4N@N-C和Pt/C+RuO2电催化剂组装而成的液态Zn-空气可充电电池在5mA/cm2的充放电循环曲线g）在不同的弯曲条件（0oC，30oC和60oC）下，挠性固态Zn-空气电池在4mA/cm2的长循环曲线图14.非金属元素掺杂（水系金属离子电池）a-b）原始氧氮化钒和初始电荷产物的高角度环形暗场（HAADF）原子分辨率图像，表明形成了大量的空位/缺陷c）具有大量氧原子以及氧原子和氮化物原子的随机分散的初始充电产物的原子分辨率元素映射图像d）前两个充放电过程中岩盐VNxOy在0.1C时的充放电曲线e）操作XRD峰强度与循环时间的二维轮廓图f）不同充放电状态下氧氮化钒的电子顺磁共振（EPR）谱g）Zn2+在化学计量比VN0.9O0.15和无序岩盐VNxOy（x≈0.2，y≈2.1）中的扩散系数以及放电深度h）在1C至600C的各种速率下VNxOy的速率能力（x≈0.2，y≈2.1）图15.N图13.非金属元素掺杂（水系金属空气电池）a）由C，N和O元素组成的NDGs-800的元素映射图b）NDGs-800的高分辨率N1s光谱分别与吡啶-N，吡咯-N，石墨-N和吡啶N+-O-相关c）比较NDGs-x和Pt/C催化剂的动电流密度（Jk）和E1/2d）在1mKOH电解质中以2mV/s的扫描速率扫描OEs的DGs-800，NDGs-800，RuO2/C和Pt/C催化剂的LSV曲线e）用于OER催化的DGs-800，NDGs-800，RuO2/C和Pt/C催化剂的相应Tafel图fg）石墨烯底物中的7种类型的吡啶-N含位点（1N，2N，3N-1、3N-2、4N，5N和6N）以及沿着ORR和OER途径的*OH的对应超电势与吸附能不考虑pH的影响h）在4N（四价吡啶N）位点的ORR和OER的吉布斯自由能图i）在10mA/cm2的恒定充放电电流密度下，可充电Zn-空气电池的充放电循环性能【小结】相比于非水系电池，尽管水系电池拥有高安全性和开放性运行等优势，然而较低的工作电压和电池效率使得水系电池表现较低的能量密度和循环稳定性，成为制约着水系电池从科学研究向产业应用跨越的枷锁。青海迄今为止已在NatureCommun.。

相比较而言，电网水系电池由于使用水作为电解质溶剂能有效解决电池由于热失控而导致的燃烧和爆炸等安全隐患。然而，建设锂离子电池的巨大优点并没有掩盖其固有的不足，建设包括由于易燃有机电解质引起的安全隐患和化学毒性，以及由于锂资源稀缺引起的高成本，从而在商业化方面带来了巨大挑战。