2021年那些热点研究工作,我们总结好了!

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2021年是能源学人快速发展的一年,5年来我们已经服务了数千家海内外科研院所,企事业单位以及投资机构!遍布全球的用户主要分布在国内外上千所高校和科研院所,电池及相关材料大型公司(如宁德时代,ATL,比亚迪,孚能,LG化学,亿纬锂能,中航锂电,国轩高科,贝特瑞,厦门钨业,长远锂科和容百等)以及新能源汽车公司(如蔚来,小鹏,上汽,广汽和北汽等)。


我们非常荣幸能够有数以万计的用户跟着我们一起成长!共同见证了新能源技术和产业的极速发展。在过去的一年中,我们精选发布了上千篇有关新能源(二次化学电池,燃料电池和太阳能电池)的最新技术文章,相信对您或多或少有所助力。现在我们遴选了一些比较受关注的研究工作,汇总如下:


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2021年那些热点研究工作,我们总结好了!

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1、湖南大学鲁兵安教授:Fe3+填充Mn溶解空位,实现钾电正极130000次超稳循环

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湖南大学鲁兵安教授报告了一种六氰铁酸钾锰 K1.82Mn[Fe(CN)6 ]0.96 ·0.47H2O正极,其具有原位阳离子表面工程,在电解液中加入一定量的铁离子(Fe3+)可实现循环过程中Mn溶解产生的空位被Fe3+填充。基于这种表面工程,正极分别在300 mA g-1和2500 mA g-1的电流密度下展现了160 mAh g-1和120 mAh g-1的比容量,并维持了130000次循环(超过500天),其容量损失可以忽略不计。同时,将当前正极与3,4,9,10-苝四羧酸二亚胺(PTCDI)负极材料组装钾离子全电池,其能量密度高达92 Wh kg-1,并在1500 mA g-1的电流下循环6500次后保持初始容量的82.5%。更加重要的是,15mAh软包钾离子电池可以在很宽的温度范围 (-20℃至50℃) 内以高性能运行。这种前所未有的电化学性能可以归因于屏蔽表面层抑制了锰溶解,为合理设计具有氧化还原活性锰正极材料开辟了途径。这项工作发表在国际顶级期刊Nature Sustainability上。

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Junmin Ge, Ling Fan, Apparao M. Rao, Jiang Zhou,Bingan Lu,Surface-substituted Prussian blue analogue cathode for sustainable potassium-ion batteries, Nature Sustainability, 2021,https://doi.org/10.1038/s41893-021-00810-7.


课题组介绍

湖南大学能源存储研究团队,现有鲁兵安教授、张明教授、樊令副教授、于馨智副教授、高彩天副教授、蔡勇副研究员、刘晃清副教授等。团队获得了国家自然科学基金区域联合基金重点项目、国家自然科学基金优秀青年基金、湖南省杰出青年基金等项目的支持。团队围绕下一代高比能锂、钠、钾离子电池电极材料的设计、性能优化与宏量制备开展研究工作,在高容量、长寿命、低成本电极材料、电解质/隔膜设计合成和界面调控以及电池的衰退机制研究取得了一些研究成果。团队以第一作者或通讯作者在Nature、Nature Sustainability、National Science Review、Nature Communications、Advanced Materials等发表包括“中国百篇最具影响国家学术论文”在内的学术论文累计200余篇,被引用15000余次。


2、华中科大周华民教授等:具有规模化潜力的高性能厚电极制造技术

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直接提高电池的电活性成分比例(如增加电极厚度)已成为提升电池能量密度的有效策略。然而,如何以简单、可规模化和低成本的方式制造定向孔结构仍然是厚电极应用的一个巨大挑战。华中科技大学周华民教授、张云教授等提出了一种无模板策略来满足定向孔电极的大规模制造需求:通过往电极浆料中添加发泡剂,利用其热分解产生的垂直聚集气泡来构造定向孔道。该方法适用于三元、钴酸锂、石墨等不同的活性材料,并且与工业卷到卷制造工艺兼容。以NCM523为例,制备的定向孔电极在5C倍率下显示出高于常规电极7倍的放电容量,并且在保持高能量密度的同时获得两倍于现有水平的功率密度。通过电化学建模和仿真,揭示了电极定向孔道和基体孔隙中离子传输动力学之间的竞争关系,以此对电极孔结构进行了优化设计。这项工作发表在国际知名期刊Small methods上。

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Ruoyu Xiong, Yun Zhang,* Yunming Wang,* Lan Song, Maoyuan Li, Hui Yang, Zhigao Huang, Dequn Li, Huamin Zhou, Scalable Manufacture of High‐Performance Battery Electrodes Enabled by a Template‐Free Method. Small Methods, 2021, DOI:10.1002/smtd.202100280


课题组介绍

数字化高分子材料成形团队隶属于华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室,主要从事高分子材料成形基础理论、新型工艺与装备的研发。团队学术带头人李德群教授为中国工程院士,团队负责人周华民教授为教育部长江学者特聘教授、国家杰出青年科学基金获得者、科技部中青年科技创新领军人才。团队现有固定科研人员6名、专职博士后4名、在读研究生60人。


团队主要研究方向包括:1. 高分子材料制备(复合功能材料、多功能传感器件、清洁能源材料及器件等);2. 高分子材料的加工理论与方法;3. 高分子材料性能及其加工过程的数值模拟;4.智能成形装备(智能感知、智能工艺、智能控制方法等)。


团队承担国家973、863、科技支持计划、基金委重大、基金委重点等重要课题多项。研究成果先后获国家科技进步二等奖3项、国家自然科学二等奖1项、其它省部级奖励7项。


3、清华大学何向明教授等:再说自己负极材料性能好,请依据这篇文章对标一下了!

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锂离子电池(LIBs)自商业化以来就一直主导着便携式电子设备和电动汽车市场(EVs),并在电网规模的能源储存中发挥着关键作用。然而,随着社会的发展,便携式电子设备和电动汽车都需要具有更高质量能量密度(GED)的LIBs,以实现更长的待机和续航时间。清华大学何向明教授及中国科学院物理研究所李泓研究员(共同通讯作者)使用LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2(NCM622)这一常用商用高性能正极,以及各种负极材料来计算基于活性材料的LIBs的实际GED。本文说明了为什么某些负极的高理论能量密度不能转化为实际的GED,并阐明了各种系统的理论容量和实际GED之间的差距。这项工作发表在国际顶级期刊ACS Energy Lett.上。

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Hao Zhang, Li Wang, Hong Li*, and Xiangming He*, Criterion for Identifying Anodes for Practically Accessible High-Energy-Density Lithium-Ion Batteries,ACS Energy Lett.,2021.https://doi.org/10.1021/acsenergylett.1c01713


课题组介绍

清华大学核研院锂离子电池实验室

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课题组于上世纪九十年代,开始从事锂离子电池及其关键材料相关的工程科学研究,聚焦锂离子电池及其关键材料研究及工程化近30年。一直以解决产业技术难点和痛点为目标,通过前沿基础创新研究和工程技术研发的互促式发展,获取高价值核心知识产权,并帮助企业掌控技术方向,协助企业培养人才。


课题组重点围绕锂离子电池的电性能、一致性、安全性及可靠性等关键性能,以材料化学为核心,通过多学科协同的创新,解决关键材料、关键设计、制造技术及关键测试评估技术问题。获发明专利授权500余项。著有《锂离子电池正极材料规模化生产技术》、《聚合物性能与结构》、《电动汽车动力电池系统安全分析与设计》、《锂离子电池模组设计手册》等专著。善于因材施教,共同成长,培养了多名清华大学优秀博士/硕士论文获得者。与多家国际知名大学/实验室长期保持学术合作。在J. Power Sources, Electrochim. Acta, J. Electrochem. Soc., Nat. Commu., Joule, Adv. Mater., Adv. Energy Mater., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem., ACS Energy Lett., Energy & Environ. Mater., Energy Stor. Mater.《化学进展》等期刊上发表论文600多篇。


目前课题组有近60人,其中博士后20多人;拥有近1千多平米实验室,除了依托清华大学国际一流的分析仪器共享平台,课题组还自有多种大型分析设备、计算集群和较为完备的电池实验平台,自购了3台BET(低比表,超高比表和高压吸附)、2台XRD(粉末XRD、透射XRD(软包电池原位测试))、SEM+EDS、大型计算集群、干燥房等。近期的研究重点是兼具高比能量高安全的电池研究,包括机理研究、材料计算与新材料研发、电池仿真与电池设计等。此外,还在MOFs/COFs多孔材料合成与应用,多孔储氢材料,高端光刻胶等领域开展研究。实验室网站链接:http://www.hexmgroup.com


4、四川大学林紫锋、刘颖教授等:一锅法快速制备具有高倍率储锂性能的二维层状MXene材料

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二维层状过渡金属碳化物或碳氮化物(MXene)自2011年首次报导后成为研究热点,在诸多领域尤其是电化学储能领域具有重要的基础研究价值和应用前景。然而,安全和高效的MXene制备方法依旧面临挑战。四川大学刘颖、林紫锋课题组与法国图卢兹大学Patrice Simon课题组联合中科院宁波材料所及东莞理工学院等单位提出了在空气气氛中一锅法快速制备二维MXene材料的新思路,该方法首次以单质粉为原料实现二维MXene材料的成功制备。该方法利用低熔点共晶盐为盐床,加热到一定温度时液相熔融盐将反应产物与空气隔开,从而无需惰性气体保护,此外,高温刻蚀时间也从之前报导的数小时甚至数天降低至数分钟。该方法制备的MXene材料在有机体系电解液中表现出优异的高倍率电化学储锂性能。这项工作发表在国际顶级期刊Nature Communication上。

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Guoliang Ma, Hui Shao, Jin Xu, Ying Liu, Qing Huang, Pierre-Louis Taberna, Patrice Simon & Zifeng Lin, Li-ion storage properties of two-dimensional titanium-carbide synthesized via fast one-pot method in air atmosphere. Nat. Commun.,2021, https://doi.org/10.1038/s41467-021-25306-y


课题组介绍

四川大学材料科学与工程学院稀土钒钛功能材料团队在团队负责人刘颖教授带领下,长期致力于稀土钒钛功能合金、稀土钒钛硼化物、碳氮化物及氧化物等功能材料研究与应用,先后承担了国家重点研发计划、国家863计划(含重点项目)、国家自然科学基金(含重点项目)、国家科技支撑计划、国家攀西战略资源创新开发试验区重大科技攻关项目(课题)等60余项,先后获得国家科技发明奖1项、国家科技进步奖1项、四川省科技进步奖一等奖4项和二等奖2项,并在Nature Materials、Nature Energy、Nature Communications、Advanced Materials等期刊发表论文400余篇,获授权发明专利50余件。团队已建成国家双创示范基地、先进功能材料国际研发转化中心、攀西战略资源应用创新四川省重点实验室、四川省稀土钒钛功能材料制备技术工程实验室等特色科研基地。本团队长期招聘相关领域青年人才。


5、王春生教授等:钠电固态电解质

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马里兰大学王春生教授课题组和北卡罗莱纳农工州立大学Xiaochuan Lu教授提出将~37 wt% 氧化钇稳定的氧化锆加入到 BASE (YSZ@BASE) 中,实现80℃时界面电阻从 6.6 (BASE/Na) 降到3.6 Ω cm2 (YSZ@BASE/Na),且界面电阻在> 330 小时的循环期间保持稳定。对称电池中 YSZ@BASE 的临界电流密度在80℃和~0.18 MPa的温和压力下达到了在所有固态电解质/金属体系中非常高的~7.0 mA cm-2,几乎是纯BASE电池的5倍 (~1.5 mA cm-2)。YSZ通过提高YSZ@BASE的断裂韧性和降低整体电子传导,在抑制Na枝晶渗透方面起着关键作用,可以有效防止内部Na沉积。作为氧离子导体,YSZ还可以传输氧离子,从而消除由BASE还原引起的氧空位,从而形成薄而稳定的富含β-NaAlO2的 SEI。具有富镍正极的全电池可实现110 mAh g-1的高初始容量,并在500次循环后保持73%的容量,在4C的倍率下库仑效率>99.99%。这项工作发表在国际顶级期刊Nat. Nanotechnol.上。

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Deng, T., Ji, X., Zou, L. et al. Interfacial-engineering-enabled practical low-temperature sodium metal battery. Nat. Nanotechnol. (2021). https://doi.org/10.1038/s41565-021-01036-6


课题组介绍 

王春生是美国马里兰大学化学与生物分子工程系和化学与生物化学系Robert Franklin and Frances Riggs Wright讲座教授、ACS Applied Energy Materials《应用能源材料》副主编、马里兰大学—陆军实验室(UMD-ARL)极限电池研究中心马里兰大学主任。主要研究领域是可充电电池和燃料电池,已在Science、Nature、Nature Mater.、Nature Chem.、Nature Energy、Nature Nanotech.、Nature Comm.等顶尖期刊上发表论文320余篇,论文被引用超过4万次,h指数为106。2013年获美国马里兰大学詹姆斯·克拉克工程学院青年教师杰出研究奖,2015和2021年获马里兰大学年度发明奖。科睿唯安2018至2021年度“高被引学者。2021年获得电化学学会(ECS)电池研究奖(Battery Division Research Award)


6、武汉理工大学程一兵院士/李蔚研究员等:晶粒内缺陷对PSC性能影响

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钙钛矿的晶粒内缺陷具有电子良性,对器件性能几乎没有影响。在这种情况下,提高器件性能只要集中在钝化异质结界面和晶界处的缺陷。然而,人们尚未充分研究晶粒内缺陷的存在和结构,以及它们对PSC性能的影响。武汉理工大学程一兵院士等通过改变MA1–xFAxPbI3 (x=0–1)中的MA/FA比例,研究了杂化卤化物MA1–xFAxPbI3中的晶粒内缺陷对PSC性能的影响。研究人员确定了两种类型的晶粒内面缺陷,并观察到它们的结构、密度和器件性能之间存在经验相关性。该研究结果表明,除了晶界和异质结界面等关键参数之外,控制晶内缺陷为器件优化提供额外的途径。这项工作发表在国际顶级期刊Nature Energy上。

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Li, W., Rothmann, M.U., Zhu, Y. et al. The critical role of composition-dependent intragrain planar defects in the performance of MA1–xFAxPbI3 perovskite solar cells. Nature Energy (2021). https://doi.org/10.1038/s41560-021-00830-9.


个人介绍

李蔚,2009-2018年先后在澳大利亚新南威尔士大学和莫纳什大学,攻读博士学位和从事博士后的研究,2018年9月加入武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,任研究员,2021年入选国家级高层次人才(青年项目)。主要研究方向为:新型光电材料的微观结构缺陷对器件性能的作用机理、钙钛矿太阳能电池及钙钛矿/硅叠层太阳能电池产业化技术。以第一作者(含共同第一作者)或通讯作者发表了20篇SCI学术论文,包括Nat. Energy、Nat. Comm.、Adv. Mat.、Adv. Energy Mat.和Sci. China Mater. 等高水平学术期刊。


7、中科大陈维教授:60C循环25000次,容量保持率92% 

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中国科学技术大学陈维课题组提出并证明了一类水系普鲁士蓝衍生物-氢气(PBA-H2)杂化电池。该水系杂化电池巧妙地联合了普鲁士蓝衍生物正极与氢气负极以及不同阳离子(Na+、K+、NH4+)的存储反应,构建了一系列不同类型的水系杂化电池体系(PBA(Na+)-H2、PBA(K+)-H2、PBA(NH4+)-H2)。组装的PBA(Na+)-H2杂化电池在100 C高的电流倍率下仍然具有45%的初始容量,在60 C的倍率下循环25,000次后的容量保持率仍具有92%。此外,PBA(K+)-H2杂化电池具有100 C高的电流倍率以及较长的循环稳定性(循环10000次后,仍有88%的容量保留率)。通过非原位的XRD和XPS证明了在普鲁士蓝衍生物正极材料中,离子发生了可逆地插入与脱出反应。该研究为发展高性能水系杂化电池体系的设计提供了新的思路和途径。这项工作发表在国际知名期刊Energy Storage. Mater.上。

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Zhengxin Zhu, Yahan Meng, Yichen Yin, Zaichun Liu, Taoli Jiang, Qia Peng, Teng Yin, Mengyao Li, Wei Chen*, High Performance Aqueous Prussian Blue Analogue-Hydrogen Gas Hybrid Batteries, Energy Storage. Mater., 2021, DOI:10.1016/j.ensm.2021.07.050, https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.07.050


课题组介绍

陈维教授目前为中国科学技术大学化学与材料科学学院应用化学系特任教授,博士生导师。同时任职于合肥微尺度物质科学国家研究中心纳米催化与能量转化研究部。2014年4月至2018年5月在美国斯坦福大学从事博士后研究,进行水系可充电电池用于大规模储能方面的研究;2018年5月至2019年6月在美国EEnotech初创公司担任首席科学家,从事有关水系镍-氢气电池用于大规模储能方面的研究;2019年7月加入中国科大。目前团队有科研人员28位,包括7位博士后,9位博士生,8位硕士生,3位本科生和1位科研助理。团队的科研方向主要集中在新型可充电电池应用于大规模储能,包括水系氢气电池,锰基和锌基水系电池体系;高能量密度锂电池,包括锂金属、固态电解质和低温锂电池应用等,以及电催化剂和燃料电池。目前已发表论文60余篇,引用超过8000次,H因子43。以第一作者和通讯作者发表Nature Energy, PNAS, JACS, Nano Letters, Advanced Energy Materials等多篇国际期刊文章。


8、中科院物理所吴凡研究员:全制备过程无需手套箱、一步法制备超高水稳定性硫化物固态电解质

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硫化物固态电解质具有超高的离子电导率和良好的机械性质,是全固态电池中最有前景的候选电解质材料之一。但空气稳定性差、合成工艺复杂、产率低、生产成本高,极大地阻碍了硫化物电解质的大规模应用。中国科学院物理研究所吴凡研究员课题组提出了一种全新的策略:以空气稳定的氧化物为原料,在空气环境中一步气相法合成硫化物电解质,完全摆脱了手套箱,从而实现硫化物固态电解质全制备过程空气稳定,且大幅简化制备步骤,打破了产量的限制,助力空气稳定的硫化物电解质的大规模生产。进一步通过调整掺杂元素及浓度(50种组合),一步法制备的空气稳定硫化物离子电导率可达2.45 mS/cm,是迄今为止所有报道的湿空气稳定和可恢复的锂离子硫化物电解质中最高的。此外,该硫化物经过湿空气和水暴露后低温热处理组装全固态电池,表现出超高可逆容量(188.4 mAh/g)和长循环寿命(210次),打破已有记录。因此,这可能是硫化物全固态电池走向实际应用和产业化发展历史上最关键的突破之一。这项工作发表在国际顶级期刊Advance Materials上。

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Pushun Lu, Lilu Li, Shuo Wang, Jieru Xu, Jian Peng, Wenlin Yan, Qiuchen Wang, Hong Li, Liquan Chen, Fan Wu*. Superior all-solid-state batteries enabled by gas-phase synthesized sulfide electrolyte with ultra-high moisture stability and ionic conductivity. Adv. Mater. 2021, DOI: 10.1002/adma.202100921


课题组介绍

团队依托中国科学院物理研究所,在长三角物理研究中心和天目湖先进储能技术研究院建设科学家工作室,现有博士后、博士生、工程师20余人,专注于下一代全固态电池及关键固态电解质材料的产业化研发。团队负责人吴凡入选国家海外高层次人才引进计划、中科院海外杰出人才引进计划及B类择优支持。现任中国科学院物理研究所博士生导师、中国科学院大学教授、长三角物理研究中心科学家工作室主任、天目湖先进储能技术研究院首席科学家。2007-2011浙江大学材料学学士,2011-2014美国北卡州立大学材料学博士,2014-2016美国普林斯顿大学博士后,2016-2018哈佛大学研究员。2019年1月起任现职。获2020年全国未来储能技术挑战赛一等奖(最高奖)、华为优秀创新人才奖、华为创新探索团队奖、江苏省青年双创英才、常州市突出贡献人才、常州市十大科技新锐、常州市领军型创新人才、常州市五大明星城建设先进个人等。作为项目负责人主持国家级、省部级纵向项目及企业横向合作项目10项。


9、中科院赵君梅研究员:机械化学法快速制备聚阴离子型钠电正极材料

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聚阴离子型氟磷酸钒钠系列化合物Na3(VO1-xPO4)2F1+2x (0≤x≤1,NVPFs) 属于一类重要的钠离子电池正极材料,具有较高的电压和可逆比容量,理想能量密度高达480 Wh kg-1,迄今为止一直得不到应用,主要原因是其成本较高,电化学性能还不能很好地发挥。为推动其工业应用,从降低该材料的制备成本,并进一步提升其电化学性能为出发点,中科院过程工程研究所赵君梅研究员团队首次报道了采用无溶剂机械化学合成法可以快速制备氟磷酸钒钠,并可以一步构建含碳纳米骨架的产品,增加导电性的同时,产生的界面储钠行为使得材料具有超理论容量的电化学特性。工艺放大至公斤级证实了这一方法的可行性,与商业硬碳负极匹配,组装了能量密度近90 Wh Kg-1的Ah级26650钠离子工业级圆柱电池。这项工作发表在国际顶级期刊Nature Communication上。

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Shen, X., Zhou, Q., Han, M. et al. Rapid mechanochemical synthesis of polyanionic cathode with improved electrochemical performance for Na-ion batteries. Nat. Commun. 12, 2848 (2021). DOI:10.1038/s41467-021-23132-w. https://www.nature.com/articles/s41467-021-23132-w.


课题组介绍

课题组属于中科院过程工程研究所绿色化工研究部。钠离子电池因钠资源地壳丰度高、价廉,在规模化储能领域有着广阔的应用前景。目前钠离子电池的能量密度、循环寿命和安全性能均高度依赖于正极材料。课题组的定位是先进电池材料及资源利用技术研究,目前主要围绕钠离子电池正极材料,开展结构设计、性能强化及资源利用技术基础和放大制备及相应的钠离子电池器件研发。近年来,针对钠超离子导体结构的钒基聚阴离子型正极,从低钒、少钒的结构设计出发,开发新型低钒型聚阴离子化合物,揭示钠离子在聚阴离子材料中的传输、反应相变和应变等机理;针对氟磷酸钒钠系列化合物的调控制备及性能强化研究,提出微乳液辅助溶剂热/水热技术、基于萃取分离制备一体化技术精准设计多壳层氟磷酸钒钠微球以及高能球磨机械合成,实现其室温可控规模化制备,降低能耗的同时兼顾材料微观结构,获得了氟磷酸钒钠正极的公斤级放大制备工艺参数,与企业合作开展了以氟磷酸钒钠为正极的Ah级商业原型电池单体。钒用量由多到少的突破,使得钒基聚阴离子正极材料的成本大大降低,提高了其性价比,为其进一步工业应用奠定了研究基础。团队以赵君梅研究员为负责人,主持及完成多项国家自然科学基金、科技部项目、北京市基金、中科院及企业合作、地方合作任务等。共计发表SCI论文60余篇,包括Nature Comm. 2021, Adv. Energy Mater. 2021, ACS Energy Lett. 2021, Joule(Cell出版社)2018, Angew. Chem. Int. Ed.2015,等重点专业核心期刊,申请及授权发明专利40余件,已培养毕业硕士生、博士生多名。


10、中科大章根强教授:钠电层状正极不寻常的位点选择性掺杂,10C 2000次循环寿命!

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中国科学技术大学章根强课题组提出了一种由Cu离子掺杂在过渡金属位点和独特的Zn离子选择性掺杂在钠位点的双位点掺杂策略制备了[Na0.67Zn0.05]Ni0.18Cu0.1Mn0.67O2(NZNCMO)正极并实现了其在高电压下的长效循环。原位XRD和DFT计算表明得益于稳定的O2−−Zn2+−O2− “棱柱”作用,该正极抑制了其本真的P2-O2相结构转变。此外,动力学计算表明,双掺杂策略降低了钠离子的界面扩散激活能,同时提高了其扩散动力学。作为结果,该正极在在10 C的高倍率下循环2000次,容量保持率可达80.6%。更为重要地是,由该正极和商业化的硬碳负极组装的钠离子全电池器件可以实现217.9 Wh kg-1的能量密度,同时在1C的电流密度下可以实现1000圈循环寿命,体现了其巨大的实际应用潜力。这项工作发表在国际顶级期刊Advance Materials上。

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Bo Peng, Yanxu Chen, Feng Wang, Zhihao Sun, Liping Zhao, Xiaolei Zhang, Wentao Wang, Genqiang Zhang, Unusual Site-Selective Doping in Layered Cathode Strengthens Electrostatic Cohesion of Alkali-Metal Layer for Practicable Sodium-ion Full Cell, Adv. Mater. 2021, DOI:10.1002/adma.202103210


课题组介绍

章根强 中国科学技术大学教授 博士生导师 微尺度物质科学国家研究中心双聘研究员

国际先进材料学会会士(IAAM Fellow)以及中国材料研究学会先进无机材料分会理事 InforMat 期刊、SusMat期刊、Nano Research期刊青年编委,Nanomaterials期刊编委、客座编辑。

电子邮件: gqzhangmse@ustc.edu.cn

先进功能纳米材料的优化合成及其在能源储存与转换器件中的应用研究:
1. 先进纳米结构高性能电催化剂的构筑及其应用,包括电解水制氢、金属空气电池、燃料电池、二氧化碳还原以及电化学重整等;
2. 下一代新型储能器件相关的电极材料研究,包括钠离子电池、钾离子电池、混合电容器及双离子电池等;
3. 新颖复合微纳结构高性能光催化剂构筑及其应用,包括光解水制氢、二氧化碳还原等;


11、复旦大学彭慧胜团队:高能纤维锂电,弯曲100000次性能依然亮眼!

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复旦大学彭慧胜教授和陈培宁副研究员等人展示了一项新型纤维聚合物锂离子电池的研究成果,将钴酸锂正极和隔膜包裹的纤维负极扭在一起构建了不同长度的纤维电池。发现这种纤维电池的内阻与纤维长度具有双曲余切函数关系,随着长度的增加,内阻首先下降,然后趋于平稳。建立了规模化生产线,实现了高性能纤维电池的连续化制备。纤维电池能量密度达到85 Wh/kg,在500次充放电循环后其容量保持率超过90%,在1C倍率下达到93%,可与软包电池等商业电池相媲美。连续弯曲100000次后,纤维电池容量保持率超过80%。被国际同行评价为“储能领域的里程碑研究”和“柔性电子领域的一个里程碑”,将有力推动新能源、柔性电子、生物医学等领域的快速发展。这项工作发表在国际顶级期刊Nature上。


 2021年那些热点研究工作,我们总结好了!

He, J., Lu, C., Jiang, H. et al. Scalable production of high-performing woven lithium-ion fibre batteries. Nature 597, 57–63 (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03772-0https://www.nature.com/articles/s41586-021-03772-0


课题组介绍

彭慧胜课题组主要在高分子纤维器件领域开展研究工作,创制了多尺度螺旋复合纤维,揭示了电荷在高曲率纤维表界面快速分离与传输的机制,提出了纤维电子器件的设计思想,赋予纤维发电、储能等全新功能。在Nature(3)、Nature子刊(9)、Nature Commun./J. Am. Chem. Soc./Angew. Chem. Int. Ed./Adv. Mater./Phys. Rev. Lett.(合计100)等期刊上发表了300多篇论文,SCI他引2万多次,H指数86。出版了2部高分子纤维器件的学术专著。获授权国内外发明专利79项,其中37项实现了转让转化,制定了2项纤维器件行业标准。通过专利转让和与一批中外企业合作,开发出系列纤维材料与器件产品。指导的2名博士生因为博士学位论文获得国际纯粹与应用化学联合会青年化学家奖、4名博士生获得美国材料研究学会优秀博士生奖、1名博士生获得全球创新创业总决赛亚军,组友中已有24人在国内外科研院所担任教职。


12、吉林大学乔振安教授:20C稳定跑10000圈的等级多孔钠离子超导体

2021年那些热点研究工作,我们总结好了!

吉林大学乔振安教授团队分别合成了具有单晶结构和多晶结构的等级孔钠离子超导体型Na3V2(PO4)3(NVP)材料。利用TEM,SEM,XRD,氮气吸附等多种表征技术研究了反应条件对材料的孔结构和晶体结构的影响,提出了具有普适性的制备多孔钠离子超导体材料的方法。当用制备的多孔NVP材料作为钠离子电池正极材料时,系统研究了材料的晶体结构和孔结构对电化学性能的影响,相比于多孔多晶结构,具有多孔单晶结构的NVP展现了更优异的储钠性能。在100C保持有61 mA h g-1的容量;在20C具有10000次的显著循环稳定性。这两项工作发表在国际顶级期刊Angew. Chem. Int. Ed和Adv. Sci.上。

 2021年那些热点研究工作,我们总结好了!

1. A Polymer-Assisted Spinodal Decomposition Strategy toward Interconnected Porous Sodium Super Ionic Conductor-Structured Polyanion-Type Materials and their Application as High-Power Sodium-Ion Battery Cathode, Adv. Sci. 2021, DOI:10.1002/advs.202004943

2. Polymer Stabilized Droplet Templating towards Tunable Hierarchical Porosity in Single Crystalline Na3V2(PO4)3 for Enhanced Sodium-Ion Storage, Angew. Chem. Int. Ed. 2021, DOI:10.1002/anie.202100954


课题组介绍

乔振安,国家海外高层次引进人才,教授,博士生导师。2015年入职吉林大学化学学院,无机合成与制备化学国家重点实验室建立课题组。乔振安教授团队长期从事无机-有机自组装多孔材料的功能导向设计合成及性能研究。以功能为导向,围绕多孔材料合成方法学的关键科学问题,设计并精准合成新型多功能多孔材料,开发该系列材料在催化、吸附、能源存储与转化等领域的应用,取得了一系列开创性的科研成果。主要研究成果包括多孔材料新型合成体系和方法的开发(Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, ‏10334; Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 11053; Adv. Mater., 2019, 1806254; Nat. Commun., 2014, 3705; Adv. Energy Mater. 2019, 1901634; Adv. Sci. 2019, 1801543; Chem. Mater., 2018, 8579), 多元高结晶性多孔材料的合成与性能研究(Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 4774; Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 19503; J. Am. Chem. Soc., 2014, 11260; Adv. Mater., 2012, 6017; Angew. Chem. Int. Ed., 2012, 2888; Nano-Micro Lett., 2020, 14; Energy Storage Mater., 2019, 678),多孔材料的骨架结构与组成的精确调控(Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 24299; Adv. Mater., 2020, 2002475; Adv. Mater., 2019, 1807876; CCS Chem. 2020, 870; Nano Lett., 2013, 207; Chem. Mater., 2017, 4404)。


13、南方科大卢周广教授:粘结剂稳定4.6V高压钴酸锂

2021年那些热点研究工作,我们总结好了!

开发新一代超高压钴酸锂(≥4.6V)是发展高能锂离子电池的风口浪尖。通过掺杂和包覆相结合的策略对钴酸锂进行改性,可提升其在高电压充放电过程中的稳定性,然而大多数的改性方法存在成本较高、产业化困难的问题,迫切需要寻找一种成本低廉、工艺简单和适合大规模生产的技术方案。南方科技大学卢周广课题组设计了一种新型耐高压水性粘结剂硫酸葡聚糖锂(Dextran sulfate lithium, DSL)替代工业广泛应用的聚偏氟乙烯(Polyvinylidene fluoride, PVDF),除粘结极片功能外,还能够通过硫酸根的强化学作用稳定LiCoO2在高压下的H-13亚稳乡结构。通过原位XRD、原位Raman、非原位XAS和XPS等表征手段探究了LiCoO2充放电过程中的结构演变和容量衰减机理。其设计的新型粘结剂,实现了钴酸锂4.6V高电压充放电,拥有>200mAh/g的起始容量,而且100圈循环后容量保持率超过93.4%,库伦效率接近100%,进一步的高温测试、倍率测试和全电池测试中同样显示出极佳的稳定性。这项工作发表在能源材料领域国际顶级期刊Advanced Energy Materials上。

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He Huang, Zhiqiang Li, Shuai Gu, et al. Dextran sulfate lithium as versatile binder to stabilize high-voltage LiCoO2 to 4.6 V. Advanced Energy Materials, 2021, 2101864.

https://doi.org/10.1002/aenm.202101864


课题组介绍

南方科技大学材料科学与工程系绿色可再生能源材料课题组

课题组PI: 姓名:卢周广

联系方式:0755-88018966

Email: luzg@sustech.edu.cn

课题组主页:https://faculty.sustech.edu.cn/luzg/

课题组成立于2012年,主要研究领域是高能量密度锂/钠离子电池材料、柔性可穿戴储能器件以及新型绿色可回收电池材料,研究亮点是电化学中间体的调控和演化机理研究。目前有硕博士生等团队成员二十多人,拥有Raman/XRD/EPR等先进的原位电化学表征设备,是粤港澳光热电能源材料与器件联合实验室、广东省电驱动力能源材料重点实验室,以及深圳市材料界面科学与工程应用重点实验室的重要组成部分。课题组PI卢周广教授于2001年获得中南大学学士,2004年获得清华大学和中南大学联合培养硕士学位,2009年获得香港城市大学博士学位。于2012年7月加盟南方科技大学,现任材料科学与工程系教授,英国皇家化学会会士(FRSC),深圳市鹏城学者。迄今在Science China Materials和Journal of the American Chemical Society等学术期刊发表SCI论文200多篇,总引用9000多次,高频H指数55,在国内外重要学术会议作特邀报告20多次。获得2017年度南方科技大学卓越科研奖。现任Nano Research青年编委,《稀有金属》编委和《材料研究与应用》青年副主任编委,中国储能与动力电池及其材料专业委员会副秘书长。


14、浙江大学高超教授等:氧化石墨烯还能这么用!

2021年那些热点研究工作,我们总结好了!

浙江大学高超教授,Zheng Li以及西安交通大学刘益伦等人通过可逆的溶剂触发过程,基于湿法纺丝技术组装制备了氧化石墨烯(GO)纤维。这种纤维可以进行可逆融合和裂解,其中大量宏观纤维可以融合成一种较粗的纤维,也可以在溶剂的刺激下分解成原始的单根纤维。值得注意的是,在不破坏初始纤维结构的情况下,可以重复单个纤维和复合纱线之间的过渡,最终保留GO薄片及其排列。这种融合-裂解行为赋予GO纤维一种独特的新功能,可用于制造具有广泛应用的高度复杂结构。这项工作发表在国际顶级期刊Science上。

 2021年那些热点研究工作,我们总结好了!

Dan Chang, Jingran Liu, Bo Fang, Zhen Xu, Zheng Li, Yilun Liu, Laurence Brassart, Fan Guo, Weiwei Gao, Chao Gao, Reversible fusion and fission of graphene oxide–based fibers, Science, 2021, DOI: 10.1126/science.abb6640


课题组介绍

浙江大学高分子科学与工程学系纳米高分子课题组,由高超教授领衔。课题组主要研究方向包括:石墨烯组装、石墨烯能源、石墨烯复合材料,目前建有组装石墨烯(A. Lab)、石墨烯复合材料(C. Lab)、新能源材料(E. Lab)3个实验室。目前课题组共有教授1名,特聘研究员1名,副教授1名,特聘副研究员1名,博士后10名,博士生14名,硕士生17名,科研助理2名,专职科研人员4名。近年来,在Science,Nat. Commun., Adv. Mater., Acc. Chem. Res.等期刊发表论文230余篇,文章共被他引16000余次;获得中国发明专利授权百余项、国际专利6项。课题组代表性科研成果有石墨烯纤维、石墨烯无纺布、石墨烯膜、超轻石墨烯气凝胶,其中石墨烯纤维入选Nature 2011年度图片,超轻气凝胶被Nature两次高度评论,并获得“最轻固态材料”吉尼斯世界纪录认证。


15、燕山大学黄建宇教授等:层状正极材料中扭曲引起的电池劣化

2021年那些热点研究工作,我们总结好了!

Li/Na-NMC正极材料在电化学循环过程中会产生缺陷的积累,如位错和裂纹以及嵌钠/脱钠动力学阻碍,最终导致电池容量衰减、循环寿命短以及过早失效。燕山大学黄建宇教授、唐永福教授、张利强教授联合美国佐治亚理工学院朱廷教授利用STEM成像表征技术结合原位TEM技术观察到了P2型Na0.7-Ni0.3Mn0.6Co0.1O2 (Na-NMC)正极材料循环后出现的扭折和裂缝。由于严重的局部弯曲,在层状结构中形成扭曲,每个扭曲由一个垂直排列的位错组成,这是过渡金属氧化物层之间容易滑移造成的。原位力学压缩实验直接揭示了单晶Na-NMC中扭曲的形成是由于与插层平行和垂直方向机械强度各向异性导致的。原位电化学实验表明扭曲是在脱钠过程中形成的。基于此,报道了一种在P2型Na-NMC正极材料中通过电化学诱导的力学扭曲和插层分层开裂的新型劣化机制。这项工作发表在国际顶级期刊ACS Energy Lett.上。

 2021年那些热点研究工作,我们总结好了!

Yanshuai Li, Xiaomei Li, Congcong Du, Haiming Sun, Yin Zhang, Qiunan Liu, Tingting Yang, Jun Zhao, Claude Delmas, Stephen J. Harris, Hailong Chen, Qiao Huang, Yongfu Tang*, Liqiang Zhang*, Ting Zhu*, and Jianyu Huang*. Degradation by Kinking in Layered Cathode Materials. ACS Energy Lett. 2021, DOI:10.1021/acsenergylett.1c01976

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.1c01976


课题组介绍

燕山大学黄建宇教授团队依托亚稳材料国家重点实验室组建清洁纳米能源中心,中心目前拥有2台球差矫正透射电镜(Titan ETEM, Themis Z),2台双束电镜(FIB)以及十几种原位样品杆/台在内的电池宏观到微观多尺度研究设备,现有博士后、博士生、研究生40余人,专注于利用电子显微学解析指导下一代能源材料的产业化研发。团队负责人黄建宇教授,国家高层次人才,燕山大学二级教授,博士生导师,在电池研究领域取得了系列原创性的研究成果,研究成果在Nature、Science、Physical Review Letters、Nature Nanotechnology、Nature Communications、Nature Methods、PNAS、Nano Letters等杂志上发表,共发表论文270篇,h因子为89,总引用次数超过26000次,在各种专业学术会议上发表特邀报告100多次。课题组主要成员张利强教授,国家优青,博士生导师,长期从事应用原位环境透射电镜技术研究各类型新能源材料,揭示其在复杂环境场中工作及失效的微观机理,为设计高性能电池提供理论指导。近年来,在Nat. Nanotechnol., Nat. Commun., Adv. Mater., JACS, Angew. Chem. Int. Edit., Energy Environ. Sci., Mater. Today, Nano. Lett., ACS Nano等期刊已发表论文100余篇,论文被引用5000余次,h因子为37,获授权发明专利14项,省部级技术发明奖1项。主持国家自然基金优青、面上、青年项目,河北省杰出青年基金纵向课题10余项。课题组主要成员唐永福教授,博士生导师,近年来,主持国家自然科学基金、霍英东基金会青年教师基金等纵向科研项目10余项,获得河北省“青年拔尖人才”、河北省高等学校“青年拔尖人才”等人才计划项目资助,以及获河北省“三三三”人才三层次人选等荣誉;以第一/通讯作者在Nat. Nanotechnol., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Energy Environ. Sci., Nano Lett., ACS Energy Lett., Nano Energy, Energy Storage Mater., Small, Sci. Bull.等国内外高水平期刊发表论文60余篇(影响因子大于10.0论文23篇);论文他引2800余次,h因子为30;申请国家发明专利10余项,已授权6项。


16、北京化工大学周伟东教授:反钙钛矿材料提供高达812mAh g-1补锂容量

2021年那些热点研究工作,我们总结好了!

北京化工大学周伟东团队报道了反钙钛矿Li2OHCl可以在3.3 V或4.0 V电解,根据电解质酸度,通过两种不同的分解途径产生O2/HCl和Li+。在含有微量酸的电解液中,Li2OHCl在3.3 V恒定电压下被氧化。在中性电解液中,Li2OHCl从4.0 V开始氧化,但产生的HCl会增加电解液的酸度,导致随后电解电压降至3.3 V。电解Li2OHCl可释放高达812 mAh g-1的锂,使其成为一种极有前途的补锂材料。利用Li2OHCl作为锂源,可以有效地对硅碳复合负极(Si@C) 进行预锂化。这项工作发表在国际顶级期刊Angew. Chem.上。

 2021年那些热点研究工作,我们总结好了!

Lulu Guo, Chen Xin, Jian Gao, Jianxun Zhu, Yiming Hu, Ying Zhang, Junpeng Li, Xiulin Fan, Yutao Li, Hong Li, Jieshan Qiu, Weidong Zhou. The electrolysis of anti-perovskite Li2OHCl for prelithiation of high energy density batteries. Angewandte Chemie International Edition. 2021, DOI:10.1002/anie.202102605


课题组介绍

北京化工大学教授,博士师从材料化学专家中科院化学所李玉良院士,博士后师从美国康奈尔大学电化学专家Héctor Abruña院士以及“锂电池之父”诺贝尔奖获得者John Goodenough院士等国际著名科学家,在JACS,Angew, Adv. Mat.,PNAS等著名期刊发表60余篇研究论文,SCI 他引>8000次,H-index 46。并获批国际、国内专利8项,成果转化1项。曾在美国通用汽车研发中心和A123电池公司任职,目前主持国家自然基金委面上项目2项,北京市科委项目1项,BASF正极材料开发等多项横向课题。周伟东课题组目前主要从事固态电解质材料基础研究、固态电池设计、高能量密度正极材料的工程化开发等课题。


17、华南师范大学邢丽丹研究员等:揭示LiPF6的水解及高电压对其影响

2021年那些热点研究工作,我们总结好了!

LiPF6在电解液中的热稳定性差以及易水解,在一定程度上导致电池性能的下降。LiPF6是如何水解的?高电压对LiPF6的水解反应是否有影响?华南师范大学邢丽丹研究员和美国陆军研究实验室许康研究员发现含LiPF6电解液的水解是由PF6-与电解液中痕量的水分子结合并发生分解引起的,而不是传统认为的由LiPF6的分解产物PF5与水分子的作用。其次,高电压会催化这种水解反应,主要原因是PF6-与水结合后的结构氧化稳定性下降,且分解能垒下降,最终导致水解反应加剧。这项工作发表在国际顶级期刊ACS Energy Lett.上。


Mingzhu Liu, Jenel Vatamanu, Xinli Chen, Lidan Xing,* Kang Xu,* and Weishan Li, Hydrolysis of LiPF6–Containing Electrolyte at High Voltage, ACS Energy Lett., 2021, doi/10.1021/acsenergylett.1c00707

2021年那些热点研究工作,我们总结好了!


课题组介绍

华南师范大学李伟善教授、邢丽丹教授团队,拥有“高能高安全性动力锂离子电池电解液及隔膜材料与制备技术国家地方联合工程研究中心”和“电化学储能材料与技术教育部工程研究中心”等国家级平台。长期专注于锂离子电池电极/电解液界面性质的理论与实验研究,在界面反应机制及新型功能电解液体系取得一系列成果。先后获得广东省科学技术奖一等奖、二等奖各2项。


18、浙江大学范修林研究员等:高电压锂电池电解液研究进展及设计准则

2021年那些热点研究工作,我们总结好了!

EC基电解液体系不错的抗氧化能力(~4.3 V)以及与石墨负极良好的匹配性能奠定了目前商用锂离子电池的大规模应用的基础。但随着近年来人们对电动汽车行车里程等的进一步渴求,该体系已经渐渐不能满足人们的期望。因此开发新型高电压电池体系或在目前的体系基础上进一步提升充电截止电位进而提升能量密度正成为高能量密度锂电池的研究重点。而电解液的较窄的电压窗口已经成为了限制下一代高能量密度锂离子电池进一步发展的关键。浙江大学范修林研究员携手美国马里兰大学王春生教授对近年来的宽电压窗口的新型电解液体系进行了梳理,并对其进行了展望。作者指出电解液不是普适的,任何正负极体系一旦确立之后,如果要将电化学性能发挥至极致,专门为之设计电解液体系是必须的。这项工作发表在国际顶级期刊Chemical Society Review上。


 2021年那些热点研究工作,我们总结好了!

Xiulin Fan, Chunsheng Wang,High-voltage liquid electrolytes for Li batteries: progress and perspective,2021,Chemical Society Review;DOI: Chem. Soc. Rev., 2021,50, 10486-10566


课题组介绍

专注于锂(钠)离子/锂金属电池电解液及其相关界面,固态电解质等。在Nature Nanotech.,Nature Energy,Chem,Joule,Science Advances,Nature Communications等国际顶级/知名期刊共计发表100余篇SCI论文。截止2021年11月份,总引用次数> 15000,H-index = 63,入选2020、2021年科睿唯安(Clarivate)全球高被引科学家;入选2020年中国新锐科技人物。先后被C&EN, Science Daily, Engineering 360, R&Dmag,TechXplore,人民网等国际、国内知名媒体报道。


19、武汉大学曹余良教授等:重新解析循环伏安曲线中电荷存储机制

赝电容作为传统双电层电容器和典型的摇椅型电池之间的桥梁,可以在一定程度上弥合功率密度与能量密度之间的鸿沟,因而受到研究者的广泛关注。然而,目前的计算方法存在诸多模糊不清甚至误解之处。针对这些问题,武汉大学曹余良教授、曹顺安教授、陈重学副教授和马里兰大学王春生教授合作,基于对电化学原理的分析,提出对实验测得的CV曲线进行去极化、去残余、去背景三步关键修正措施;同时通过改良数据处理的算法,提出非线性拟合方法,从而更加准确且快速地分别求解不同电荷存储机制(物理双电层、赝电容和扩散容量)的贡献。这项工作发表在国际顶级期刊Angew. Chem.上。

 2021年那些热点研究工作,我们总结好了!

Xiangjun Pu, Dong Zhao, Chenglong Fu, Zhongxue Chen, Shunan Cao, Chunsheng Wang, Yuliang Cao, Understanding and Calibration of Charge Storage Mechanism in Cyclic Voltammetry Curves, Angewandte Chemie International Edition 2021. https://doi.org/10.1002/anie.202104167


课题组介绍:

曹余良课题组简介:曹余良,博士,武汉大学化学与分子科学学院教授,“珞珈特聘”教授。2003年武汉大学物理化学专业博士毕业后,留校任教至今。2009年12月至2011年8月在美国西北太平洋国家实验室进行访问研究。近年来主要研究工作是电化学能量储能材料及新体系,研究重点为钠离子电池、锂离子电池和安全性电解液。曾主持了多项国家项目,包括国家重点研发计划“新能源汽车”领域课题(1项)、973子课题项目(1项)、国家自然科学基金区域创新联合重点项目(1项)、面上项目(4项)和国防预研项目(2项)等。近年来在Nat. Energy、Nat. Nanotech.、Chem、Energy Environ. Sci.、Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.、Chem等国际学术期刊上发表SCI论文300余篇,他引22000余次,h指数为81,ESI高被引论文23篇,5篇论文曾被选为ESI 1‰热点论文,连续四年入选科睿唯安(Clarivate Analytics)年度“高被引科学家”。获批发明专利12项,申请美国发明专利4项。


20、范红金教授、晁栋梁教授:一个不怕颠倒正负极的电池设计

2021年那些热点研究工作,我们总结好了!

南洋理工大学范红金教授与复旦大学晁栋梁教授合作,设计了一种新型对称电池,该器件不仅展示出了耐高电流特性、高循环稳定性、耐过充放电特性、甚至可颠倒正负极的安全耐用效果。采用赝电容基对称电池设计,合成并采用了一种具有在宽电位窗口下仍然可以保持准线性电压特性(充放电曲线镜面对称)的双极性电极材料,超薄非晶二氧化钒。其宽电位特性可以保证对称电池的顺利实现,更为重要的,其优异的赝电容行为,保证了充放电过程的类似镜面对称及线性电压特性,这为反极性电池设计奠定了理论基础。这项工作发表在国际顶级期刊Advance Materials上。


 2021年那些热点研究工作,我们总结好了!


Amorphous VO2: A Pseudocapacitive Platform for High-Rate Symmetric Batteries, Adv. Mater. 2021, 2103736,10.1002/adma.202103736, https://doi.org/10.1002/adma.202103736


晁栋梁教授,博士生导师、科睿唯安高被引科学家、Materials Today Energy副编辑。主要从事新型高安全、低成本、可大规模储能器件的电荷存储机理和应用研究。曾获得《麻省理工科技评论》-“35岁以下科技创新”奖、澳大利亚研究理事会优秀青年基金、澳大利亚研究新星奖、RSC优秀研究员奖、Springer优秀图书奖、国家优秀自费留学生奖等。目前,出版英文专著1部,发表SCI期刊论文100余篇,1/4以上入选ESI高被引论文,引用13000余次,H指数为53。


21、厦门大学魏湫龙教授:NVP@C@CNTs与MCMB“天仙配”,首效高达88.7%,5000次循环容量保持率72.7%

2021年那些热点研究工作,我们总结好了!

厦门大学魏湫龙课题组等人利用溶胶凝胶法及后续煅烧处理得到高倍率的磷酸钒钠@无定型碳@碳纳米管(NVP@C@CNTs)正极,并与中间相碳微球(MCMB)负极与NaPF6-diglyme电解液装配了具有超高功率的性能的钠离子电池。NVP@C@CNTs正极材料具有高导电的传输网络实现了低内阻与电荷转移阻抗,以及低过电势,实现了超过1000 C的倍率性能。研究发现中间相炭微球(MCMB)负极可实现数秒级别的超快速Na+-diglyme共嵌入反应,其动力学与NVP@C@CNTs正极匹配,使得钠离子电池器件在10 kW Kg-1的高功率密度下实现80 Wh Kg-1的高能量密度。这项工作发表在国际顶级期刊Advance Materials上。

 2021年那些热点研究工作,我们总结好了!

Qiulong Wei, Xiaoqing Chang, Jian Wang, Tingyi Huang, Xiaojuan Huang, Jiayu Yu, Hongfei Zheng, Jin-hui Chen, Dong-Liang Peng, An Ultrahigh-Power Mesocarbon Microbeads|Na+-diglyme | Na3V2(PO4)3 Sodium-Ion Battery, Adv. Mater., 2021, https://doi.org/10.1002/adma.202108304


课题组介绍

魏湫龙简介:厦门大学材料学院副教授,福建省高层次引进人才,南强青年拔尖人才,入选福建省科协青年人才托举工程。2016年博士毕业于武汉理工大学材料学院,导师为张清杰教授和麦立强教授。2016-2019年在美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)材料系Bruce Dunn教授课题组从事博士后研究工作。主要从事高比能与高功率电化学储能材料与器件的研究。主持国家自然科学基金、福建省自然科学基金,发表SCI论文100余篇,包括Adv. Mater., J. Am. Chem. Soc., Adv. Funct. Mater.等,论文共计被引用8000余次,多篇论文入选ESI高倍引论文、被选为封面或新闻媒体亮点报导。授权发明专利22项。



22、长春应化所明军研究员:电解液添加剂–无处安放的硝酸根离子

2021年那些热点研究工作,我们总结好了!

添加剂改性电解液能够解决金属(离子)电池技术中的诸多问题。目前,添加剂参与形成有效的SEI膜以稳定电极业界已成共识。然而,在体相电解液中,添加剂、盐和溶剂相互作用如何,仍不明确,认知的局限性阻碍了电解液的设计及发展。近期,中科院长春应化所明军研究员等研究表明通过引入NO3-能改变Li+溶剂化结构,促进Li+的有效去溶剂化,以提高电池性能。此外,发现廉价的NaNO3可成功替代广泛使用的昂贵的LiNO3,使石墨负极与醚类电解液也兼容,稳定循环,并能有效抑制多硫化物的穿梭效应。这项工作发表在国际顶级期刊Adv. Funct. Mater.上。


 2021年那些热点研究工作,我们总结好了!

Wandi Wahyudi, Viko Ladelta, Leonidas Tsetseris, Merfat M. Alsabban, Xianrong Guo, Emre Yengel, Hendrik Faber, Begimai Adilbekova, Akmaral Seitkhan, Abdul-Hamid Emwas, Mohammed N. Hedhili, Lain-Jong Li, Vincent Tung, Nikos Hadjichristidis,* Thomas D. Anthopoulos,* Jun Ming*, Lithium-Ion Desolvation Induced by Nitrate Additives Reveals New Insights into High Performance Lithium Batteries, Adv. Funct. Mater. 2021, DOI:10.1002/aadfm.202101593


团队名称:电解液及电极界面(https://www.x-mol.com/groups/Ming_Jun)

团队负责人:明军,中国科学院长春应用化学研究所,研究员、博士生导师。

研究内容:研究课题主要包括金属(离子)(锂、钠、钾)电池材料及电解液关键问题及技术等。研究内容立足于基础,以解决企业界在电池材料制备、电解液配方以及电池设计等方面的难题为目标,服务于电池产品的实际应用。近5年在Adv. Mater.、ACS Energy Lett.、Adv. Energy Mater.、ACS Nano、Nano Lett.、Adv. Funct. Mater.等国际知名期刊发表与金属(离子)电池研究相关学术论文100余篇,其中,第一作者及通讯作者论文70余篇,H-index 39。在金属离子电池电解液领域,通过“石墨与电解液”三部曲,首次提出Li+溶剂化结构比固体电解质膜(SEI)更重要的理论(ACS Energy Lett., 2018, 3, 335.);重新审视电解液添加剂的作用(即添加剂改变Li+配位环境作用理论)(ACS Energy Lett., 2019, 4, 2613.);构建石墨电极表面的分子/离子界面模型(vs. SEI膜)以解释石墨电化学行为(Li+插嵌或Li+-溶剂共嵌)(ACS Energy Lett., 2019, 4, 1584.)。通过提出溶剂化结构理论及“溶剂化结构简式”,开创性地对电解液展开定性、定量的图像化研究,继而提出“Li+-溶剂作用强弱概念”及“分子/离子界面排布理论”以阐述电极性能差异。


23、哈佛大学李鑫教授:20C充放、循环寿命上万次固态电池

2021年那些热点研究工作,我们总结好了!

美国哈佛大学李鑫教授课题组设计了一种具有界面稳定性的分级结构固态电池,以实现超高电流密度下稳定循环,且无锂枝晶渗透现象发生。将一种不太稳定的电解质(比如Li10Ge1P2S12)夹在一种更稳定的固态电解质(比如Li5.5PS4.5Cl1.5)之间设计多层结构,通过在不太稳定的电解质层中产生功能性的、具有自约束机制的局部分解,以此防止任何锂枝晶的生长。实验结果表明:由锂金属负极与大单晶LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2正极构成的锂金属电池具有非常稳定的循环性能,在20 C(8.6 mA cm-2)的倍率下,2.0~4.35 V电压范围内循环10000圈之后,容量保持率高达82%。更加重要的是,本文的设计还可以在微米级正极材料中实现110.6 kW kg-1的比功率和高达631.1Wh kg-1的比能量。这项工作发表在国际顶级期刊Nature上。

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Luhan Ye,Xin Li,A dynamic stability design strategy for lithium metal solid state batteries, Nature 2021,DOI:10.1038/s41586-021-03486-3,https://www.nature.com/articles/s41586-021-03486-3


课题组简介:哈佛大学工程学院李鑫教授课题组致力于新能源相关材料和器件的研发。课题组在固态锂电池,锂金属负极,钠离子电池,以及高温超导材料领域长期耕耘,结合实验合成、表征和大数据机器学习进行材料研究,并寻找与系统性能的突破最相关的微观机理,以应用于下一代全新材料和器件的设计。



24、孟颖教授等:硅负极材料的崛起

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Si稳定性差问题来自于Si与液体电解质的界面。在全固态电池 (ASSB) 中使用固态电解质 (SSE) 是一种很有前景的替代方法,因为它能够形成稳定且钝化的 SEI。加州大学圣地亚哥分校陈政和孟颖教授提出了由99.9 wt% μSi作为负极用于μSi||SSE||NCM811电池,以克服μSi的界面稳定性挑战和ASSB的电流密度限制。与此同时,通过去除负极中的碳,显著减少了与固体电解质的界面接触(和不需要的副反应),避免了液体电解质通常发生的连续容量损失。在锂化过程中,在μSi和SSE之间会形成钝化SEI,随之界面附近的μSi颗粒会进行锂化。高反应性的Li-Si会与其附近的Si颗粒发生反应。这个反应会在整个电极中传播,从而形成致密的Li-Si层。实验发现这个过程在不需要任何过量的锂源情况下是高度可逆的。这项工作发表在国际顶级期刊Science上。

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Darren H. S. Tan, Zheng Chen, Ying Shirley Meng, et al. Carbon-free high-loading silicon anodes enabled by sulfide solid electrolytes. Science 373, 1494–1499 (2021).

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abg7217


课题组介绍

The goal of the Laboratory for Energy Storage and Conversion (LESC), at the University of California San Diego Nanoengineering department, is to design and develop new functional materials and structures for advanced energy storage and conversion applications. Conversion of raw materials into usable energy and storage of the energy produced are common aspects of everyday life. The development of new materials to improve upon current capabilities is a key technological challenge of the 21st century. Advances will allow smaller more powerful batteries and will provide a greater ability to harness more sustainable energy sources.  


25、厦门大学彭栋梁教授等:一种通用策略将富锂锰基正极首效精确调控至100%

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厦门大学彭栋梁教授和谢清水特任研究员带领的团队开发了一种简便的油酸(OA)辅助界面工程策略来构筑具有阴阳离子双缺陷和原位表面重构层的富锂锰基正极材料。该策略可以通过简单地调控油酸处理时间来精确控制ICE,并能有效提高富锂正极的可逆容量和倍率性能。理论计算结果表明,引入的阴阳离子双缺陷能够降低Li+离子的扩散势垒,原位表面重构层可以诱导内部自建电场来稳定表面晶格氧。此外,这种简单的界面工程具有很好的通用性,可以有效提高其他类型的富锂锰基正极材料的首次库伦效率。这项工作发表在国际顶级期刊Advance Materials上。

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Weibin Guo, Chenying Zhang, Yinggan Zhang, Liang Lin, Wei He, Qingshui Xie,* Baisheng Sa, Laisen Wang, Dong-Liang Peng,* A Universal Strategy toward the Precise Regulation of Initial Coulombic Efficiency of Li-Rich Mn-Based Cathode Materials, Adv. Mater., 2021, DOI:10.1002/adma.202103173


课题组介绍

厦门大学低维功能材料与器件实验室,负责人彭栋梁教授,研究领域包括能源材料、磁性材料与自旋电子学物理、纳米和低维功能材料与器件等。实验室成员先后承担了包括国家杰出青年科学基金、国家重点研发计划项目、国家重大科学研究计划(973计划)课题、国家自然科学基金重点项目等多项科研项目。已在Adv. Mater.、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Funct. Mater.、ACS Nano、Applied Physics Letters、Phys. Rev. B等国际国内著名学术刊物上共发表科研论文300多篇。已授权日本发明专利6项,授权中国发明专项12项。


26、华中科大曹元成教授等:有望突破高性能电化学储能瓶颈

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二维材料中的离子插层行为在能源储存、电催化和海水淡化中得到广泛应用。然而,人们对层间作用力,溶剂化结构等对材料性能的影响了解的还远远不够。华中科大曹元成教授、武汉理工麦立强教授等人通过不同尺寸大小的碱金属离子嵌入不同间距的二维材料(Ti3C2Tx、δ-MnO2和rGO)的晶格中,来构建与之相关的亚纳米限域条件下的离子嵌入模型,以进一步了解亚纳米级限域条件下离子和溶剂分子的情况。此外,基于电化学测试方法和密度泛函理论计算得到离子失去了静电屏蔽的溶剂壳或缩短了层间距离,从而导致电容的显著增加。研究发现嵌入式电容是由离子的扩散引起的,并受量子电容和电化学电容共同控制。这种溶剂化结构对性能的影响可应用于各种电化学界面研究,为储能机理提供了新的研究思路。

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Guo Y, Hong X, Su Y, et al. Sub-Nanometer Confined Ions and Solvent Molecules Intercalation Capacitance in Microslits of 2D Materials. Small, 2021, DOI:10.1002/smll.202104649


课题组简介

华中科技大学电气与电子工程学院曹元成教授课题组面向电化学储能系统的关键科学问题与工程应用难点,围绕高效、安全、经济、绿色的规模化储能技术需求,展开材料-器件-系统等层面的基础与应用研究,主要方向如下:(1)面向储能系统绿色环保和低成本需求,围绕锂电池储能体系的生产制造绿色化、工程应用低碳化、退役高值资源化、全寿命周期价值化,通过关键技术与装备开发,推动锂电池储能技术的规模化应用;(2)面向储能系统的安全技术需求,通过本征安全新型储能材料、储能单体及储能应急安全技术开发,实现系列新型集装箱储能系统专用消防预警智能装备,相关技技术成果正在全国多个大型锂电池储能站进行推广应用。


27、中科院宁波材料所姚霞银团队: 具有良好界面相容性10μm高强度固体聚合物电解质助力柔性全固态锂金属电池

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中科院宁波材料所姚霞银研究员课题组设计了一种用于柔性全固态锂金属电池的超薄、高强度、界面相容性良好的固体聚合物电解质。其中7μm的聚乙烯(PE)隔膜被选为支撑体,为固体电解质提供强有力的机械性能;多孔的聚甲基丙烯酸甲酯-聚苯乙烯(PMMA-PS)界面层通过倒相法被紧密附着在聚乙烯隔膜的两侧,有效地提高界面稳定性;无溶剂的聚乙二醇甲基醚丙烯酸酯(PEGMEA)和锂盐作为填料通过原位热固化的方法被填充在改性聚乙烯隔膜内部,形成快速而连续的锂离子传输通道。该固体聚合物电解质的厚度为10 μm,拉伸强度为103 MPa,具有高达34.84 mS的室温离子电导。采用该固体电解质装配的Li//Li对称电池在0.1 mA cm-2的电流密度下可稳定循环1500 h以上。在60℃下,LiFePO4//Li软包电池可以在1 C的倍率下稳定循环1000次以上,放电比容量从148.9 mAh g-1到113.7 mAh g-1,容量保持率为76.4%。此外,组装的LiCoO2//Li软包电池可以在0.1 C和0.2 C的倍率下各稳定循环100次。该文章发表在国际顶级期刊Advanced Materials。

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Zhiyan Wang, Lin Shen, Shungui Deng, Ping Cui, Xiayin Yao, 10 μm-Thick High-Strength Solid Polymer Electrolytes with Excellent Interface Compatibility for Flexible All-Solid-State Lithium-Metal Batteries, Adv. Mater., 2021, DOI:10.1002/adma.202100353


课题组介绍

“固态二次电池团队”隶属于中国科学院宁波材料技术与工程研究所。目前团队共有50余人,包括研究员2人,副研究员1人,博士后2人,工程师/助理研究员/科研助理5人,研究生40余人,团队负责人姚霞银研究员,入选国家、中科院、浙江省等青年人才项目支持。研究团队面向新能源汽车与大规模储能等国家重大战略需求,聚焦固体电解质材料、电极/固体电解质界面优化、固态电池技术等方面的研究,并构建相应的固态电池体系,包括全固态二次电池、固态动力锂二次电池以及固态金属空气电池等,已建成国内一流的固态电池相关材料与器件制备和表征平台。获得国家科技部、工信部、基金委、中科院、浙江省、宁波市以及企业等多个项目的支持。团队已发表SCI论文140余篇,申请专利50余项。


28、电子科大樊聪教授等:一种超级稳定、超长寿命和超高倍率的钠离子电池

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电子科技大学樊聪/唐武课题组联合长虹集团新能源材料灯塔实验室高剑研究员团队发明了一种新型钠离子电池:有机小分子[N,N’-双(2-蒽醌)]-苝-3,4,9,10-四羧基二亚胺(PTCDI-DAQ,200 mAh g-1)作为正极,铋钠合金(Na3Bi)作为负极,4M NaPF6 in DME作为电解液。该新型钠离子电池可以实现3个“超级”:1) 超级稳定:全电池在小电流条件下(100 mAh g-1)循环4个月容量无衰减,保持~210 mAh g-1正极的放电比容量。2) 超长寿命:正极材料和负极材料理论上不会死,可以无限循环。3) 超高倍率:全电池在20 A g-1(100 C)的高电流密度下输出142 mAh g-1正极的比容量,意味着~26秒可以充满~70%的电池容量。该文章发表在国际著名学术期刊Energy Storage Materials。

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Y. Hu, Q. Yu, W. Tang*, M. Cheng, X. Wang, S. Liu, J. Gao*, M. Wang, M. Xiong, J. Hu, C. Liu, T. Zou, C. Fan*, “Ultra-Stable, Ultra-Long-Lifespan and Ultra-High-Rate Na-ion Batteries Using Small-Molecule Organic Cathodes”, Energy Storage Mater., 2021, DOI: 10.1016/j.ensm.2021.07.008.


课题组介绍

团队成立于2018年,先有教师2人,博士硕士生10余人。团队致力于新型有机电极材料在锂离子、钠离子、钾离子电池的应用研究及其商业化,同时探索有机全固态锂离子电池的研究。团队科研负责人樊聪入选四川省高层次人才引进计划,现为电子科技大学副教授。2004-2008 武汉大学化学学士,2008-2013 武汉大学有机化学博士,2014-2015 新加坡南洋理工大学/台湾省国立清华大学博士后,2015-至今现职。团队主持国家级、省部级纵向项目及企业横向合作项目10余项。

个人主页:https://faculty.uestc.edu.cn/fancong/zh_CN/index.htm。


29、中科院化学所郭玉国研究员等:金属锂电池正/负极两侧固态无定型界面相(CEI/SEI)的协同调控:界面稳定性和能量密度两不误

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中国科学院化学研究所郭玉国研究员团队选取LiDFOB和LiBF4盐复配使用,利用二者的轨道能级和分解产物之间的制约关系,通过电化学分解反应将富含B、F的界面相(CEI/SEI)原位生长于高镍正极(NCM622、NCM811)和金属锂负极表面,成功地一步构建了正、负极双界面修饰层。一方面,原位生长的CEI/SEI长期处于动力学平衡状态,且具有较低的质量占比,可保证电池在不影响能量密度发挥的前提下维持高的界面结构兼容性,巧妙地克服了能量密度和界面稳定性间的矛盾;另一方面,原位修饰过程无需高温煅烧,且兼容现有的液态电池组装工艺,产物呈现无定型态,具备高的塑性及适度的刚性,可有效解决电极材料表面微裂纹、锂枝晶及接触失效等科学问题。因此,该双界面无定型CEI/SEI保护层(DACP)使得混合固液电解质在多种实用化的金属锂电池中均表现出优异的电化学性能,包括在高正极载量(2, 3.5, 4.5 mA h cm-2),高电压(4.5 V),高温(45℃)扣式电池及贫电解质(0.92 g Ah-1)的高能量密度软包电池(11.2 Ah, 456 Wh kg-1)。该工作发表在国际顶级期刊Journal of the American Chemical Society。

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Jia-Yan Liang, Xu-Dong Zhang, Yu Zhang, Lin-Bo Huang, Min Yan, Zhen-Zhen Shen, Rui Wen, Jilin Tang, Fuyi Wang, Ji-Lei Shi,* Li-Jun Wan,* and Yu-Guo Guo*, Cooperative Shielding of Bi-Electrodes via In Situ Amorphous Electrode-Electrolyte Interphases for Practical High-Energy Lithium-Metal Batteries, J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 16768−16776.


中国科学院化学研究所郭玉国研究团队

团队依托中国科学院化学研究所分子纳米结构与纳米技术院重点实验室和天津武清中科院化学研究所中试基地,现有博士后、博士生、项目聘用等40余人,专注于长期从事能源电化学与纳米材料的交叉研究,在高比能锂离子电池、锂硫电池、固态电池、钠离子电池等电池技术及其关键材料方面取得一些研究成果,致力于推动基础研究成果的实际应用,开发出的高性能硅基负极材料实现了产业化。在Nat. Mater.、Nat. Energy、Nat. Commun.、Sci. Adv.、Acc. Chem. Res.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Adv. Energy Mater.、Chem、Joule、Energy Environ. Sci.等期刊上发表SCI论文350余篇,他人SCI引用超过40000次,h-index为106,2014-2021连续八年被科睿唯安评选为全球“高被引科学家”,出版电池材料方面英文专著1部,并著有英文专著章节1章。其中由Springer Nature出版的《Nanostructures and Nanomaterials for Batteries: Principles and Applications》一书得到2019年诺贝尔化学奖获得者、国际锂电池技术先驱John B. Goodenough教授亲自为该书撰写序言。获中国发明专利授权92项,美、日、德、英等国外发明专利授权11项,成果转化多项。


团队负责人郭玉国研究员,中国科学院大学岗位教授,博士生导师,国家杰出青年基金获得者,国家重点研发计划–纳米固态金属锂电池首席科学家,曾获北京市科学技术奖杰出青年中关村奖、中国青年科技奖、中国科学院青年科学家奖、中国科学院杰出青年、国际电化学会ISE Tajima Prize、国际能量存储与创新联盟青年成就奖、国际电化学能源科学院IAOEES卓越研究奖、美国麻省理工学院全球杰出青年创新家TR35、美国国家地理新兴探索者、亚洲化学学会联合会FACS杰出青年化学家、首届“SCOPUS寻找未来科学之星”纳米科学领域金奖、中国化学会青年化学奖、中国电化学会青年奖、中国材料研究学会科学技术奖、中国科学院在北京科技成果转化奖等奖励和荣誉。


30、南开大学李福军研究员:钠离子层中钾离子的“大”作用

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P2-NaxMnO2能够发挥出的比容量约为160 mA g-1,且在充放电过程中MnO2层会发生滑移和畸变,致使结构稳定性差和Na+的脱出/嵌入量受限。目前主要通过在层中引入与过渡金属离子半径相近金属离子稳定材料结构,但仍难实现高储钠容量和稳定性之间的平衡。近日,南开大学李福军研究员团队在P2-NaxMnO2的碱金属层中引入具有大离子半径的K+,不仅可以减小过渡金属层的相对位移,减少充/放电反应过程中的可逆相变(仅P2↔P2’相变),而且使更多的Na+可以参与脱/嵌反应。P2-Na0.612K0.056MnO2在1.8-4.3 V电压范围内展现出240.5 mA g-1的比容量,循环100圈后容量保持率高达98.2%。该研究结果发表在Nature Communications。

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Chenchen Wang, Luojia Liu, Shuo Zhao, Yanchen Liu, Yubo Yang, Haijun Yu, Suwon Lee, Gi-Hyeok Lee, Yong-Mook Kang, Rong Liu, Fujun Li & Jun Chen, Tuning local chemistry of P2 layered-oxide cathode for high energy and long cycles of sodium-ion battery, Nat. Commun.. 2021, 12, 2256.


课题组介绍

团队依托南开大学先进能源材料化学教育部重点实验室,现有博士后1名、博士9名、硕士3名,主要从事钠离子和金属空气电池的基础研究和前沿探索,将光引入锌空和锂空电池中,阐明了光参与的氧电极反应机理,降低了电池充放电过电位,实现了光能在金属空气电池中向电能和化学能的转化;揭示了电极(包括金属和过渡金属氧化物等)/电解液的协同效应,解析了电极/电解液界面化学与电极稳定性的本征关联,为构筑高效、稳定的钠离子电池提供了新思路。团队负责人李福军现任南开大学化学学院特聘研究员、博士生导师,荣获国家优秀青年基金(2018)、天津市杰出青年基金(2019)、中国电化学青年奖(2021)等。分别于南开大学(2007)和香港大学(2011)获得硕士和博士学位,先后在东京大学和日本国立产业技术综合研究所(2012/01-2015/08)从事博士后研究,2015年9月加入南开大学先进能源材料化学教育部重点实验室。迄今为止,以第一或通讯作者在PNAS、JACS、Nat. Commun.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater. 等国际知名期刊上发表论文80余篇。担任Rare Metals和Molecules期刊编委。作为项目负责人主持多项国家级、省部级纵向项目及企业横向合作项目。


31、同济大学刘明贤教授:100万次循环能量保持93.1%,能量密度128Wh kg-1的超级电容器

2021年那些热点研究工作,我们总结好了!

同济大学刘明贤教授团队提出了一种基于“质子盐”型多孔有机聚合物设计碳超结构的策略,利用−NH2+Cl−−基团联结的电子属性互补的三聚氯氰和2, 6-二氨基蒽醌有机分子形成“质子盐”型多孔聚合物框架,然后聚合物骨架通过分子内氢键和π−π平面堆叠进而自组装形成纳米颗粒嵌入的层状碳超结构。研究表明,所设计的超结构碳材料可以有效降低结构中化学缺陷处的离子结合能垒,促进电极表面的质子耦合电荷存储过程,因而赋予构筑的超级电容器非凡的高倍率循环寿命(在100 A g−1电流密度下,一百万次循环后能量保持93.1%)和优异的能量密度(128 Wh kg−1)以及功率输出(29.7 kW kg−1)。该工作发表在国际顶级期刊Advanced Materials。

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Ziyang Song, Ling Miao, Laurent Ruhlmann, Yaokang Lv, Dazhang Zhu, Liangchun Li, Lihua Gan, and Mingxian Liu,* Self-Assembled Carbon Superstructures Achieving Ultra-Stable and Fast Proton-Coupled Charge Storage Kinetics, Adv. Mater., 2021, 33, 2104148. https://doi.org/10.1002/adma.202104148.


课题组介绍

刘明贤教授、甘礼华教授课题组近期在碳基材料结构设计、功能集成及其储能研究方面取得了系列进展,在Adv. Mater., J. Mater. Chem. A, Chem. Eng. J., Carbon等刊物上发表论文120余篇,其中44篇论文入选ESI高被引论文,28篇次论文入选ESI热点论文;论文被Chem. Rev., Nature Mater., Nature Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater.等引用6700余次;《新型碳基储能材料结构设计与性能》获得2019年度上海市自然科学奖三等奖。刘明贤教授入选科睿唯安2020和2021年度全球高被引科学家(交叉学科),朱大章教授和甘礼华教授入选科睿唯安2021年度全球高被引科学家(交叉学科)。


32、华中科大李会巧教授等:半金属Ge和非金属P炼就金属级导电Ge-P固溶合金,开启点石成金之路!

2021年那些热点研究工作,我们总结好了!

华中科技大学李会巧课题组采用高能球磨法将半金属Ge与非金属P融合于一体,获得一类高导电性的、具有类黑磷层状结构的新型GexP60-x固溶体合金,可以在常温常压下稳定存在,且Ge和P可以从1:5(Ge10P50)至1:2(Ge20P40)的宽范围内以任意比例固溶。该类GexP60-x固溶体具有典型的类黑磷层状结构,因此具备跟黑磷一样的面内高导电性,呈现出典型的金属导电特征。得益于其内在的固溶体特性,合金中的Ge-P是一类较弱的化学键合作用,因此在传统金属磷化物锂化过程中发生的转换反应(强化学键断裂)在这类GexP60-x合金中不会发生,GexP60-x的储锂机制仅是双合金化反应,最终这类GexP60-x合金呈现出较大的放电容量(>1800 mAh/g),且首次库伦效率大于90%,展现出较高的可逆性。同时,GexP60-x合金的放电平台为0.5 V左右,加上其具有的高导电性和大容量,正好满足快速充放电的条件,在15分钟内即可贡献出770 mAh/g的放电容量。该文章发表在国际顶级期刊Energy Storage Materials。

 2021年那些热点研究工作,我们总结好了!

Yaqing Wei, Yanwei Wen, Mingyang Ou, Linbo Ke, Cheng Zeng, Yanpeng Guo, Jiajun Chen, Jun He, Jia Xu, Jiantao Han, Tianyou Zhai, Huiqiao Li*, Fusing semiconductor and nonmetal into a high conductive wide-range solid solution alloy for Li-ion batteries, Energy Storage Materials, 2021, 42, 502-512, DOI:10.1016/j.ensm.2021.08.001.


课题组介绍

团队依托华中科技大学材料学院、材料成形与模具技术国家重点实验室,现有博士后、博士生、工程师近20人,专注于下一代高比能电池关键材料的研发、能源材料及固态电池微纳尺度的原位观察表征、以及新型柔性微型储能器件的设计。团队负责人李会巧入选国家青年人才支持计划、湖北省百人、楚天学者特聘教授等荣誉称号。现任华中科技大学材料科学与工程学院教授、博士生导师、华中卓越学者。1999-2003郑州大学学士,2003-2008复旦大学化学博士,2009-2013日本产业技术综合研究所博士后,2013年10月起任现职。已在Energy Environ. Sci., J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater., Sci. Bull., Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater., Angew. Chem. Int. Ed., Nano Lett., ACS Nano, Energy Storage Mater., InfoMat.等杂志上发表通讯作者论文90余篇,文章引用12000余次。作为项目负责人主持国家级、省部级纵向项目项目10余项。




33、西理工李喜飞教授:精准构筑半共格界面碳基双层异质结构助力钾离子电池

2021年那些热点研究工作,我们总结好了!

西安理工大学李喜飞教授团队在碳异质界面结构FeSe2@C中引入第三种组分,构成了兼具半共格界面的碳基双层异质结构CoSe2/FeSe2@C,使电极材料的能级呈现更为合理的分配梯度,降低了离子和电子迁移的能垒,实现了离子和电子传输总量及动力学的提升,有效提高了钾离子电池的存储容量、倍率性能和循环寿命。该文章发表在国际期刊Advanced Materials,并被评选为封面论文重点报道,博士研究生鄯慧为第一作者,李喜飞教授和秦戬副教授为通讯作者。

 2021年那些热点研究工作,我们总结好了!

Hui Shan, Jian Qin*, Yingchun Ding, Hirbod Maleki Kheimeh Sari, Xuexia Song, Wen Liu, Youchen Hao, Jingjing Wang, Chong Xie, Jiujun Zhang, Xifei Li*; Controllable Heterojunctions with a Semicoherent Phase Boundary Boosting the Potassium Storage of CoSe2/FeSe2; Advanced Materials, 2021, 2102471.


课题组介绍

团队依托西安理工大学联合西安瑟福能源科技有限公司共同成立的先进电化学能源研究院,现有教师12人及博士、硕士研究生50余人,以清洁新能源研发为基础,重点研究新型微/纳复合材料在能源储存与转化中的界面设计与优化,入选“陕西省千人计划顶尖人才与创新团队”(陕西省唯一入选团队(截至2022.01))、陕西省新能源动力电池关键材料创新团队(陕西省科技厅,2021年)等。团队负责人李喜飞入选国家级高层次人才、2018~2021年连续四年科睿唯安全球“高被引科学家”,英国皇家化学会会士等,被授予“有突出贡献中青年专家”,担任国际电化学能源科学院(IAOEES)副主席、Springer-Nature旗下Electrochemical Energy Reviews(IF:28.905,位居国产期刊之首)执行主编、中国内燃机学会燃料电池发动机分会副主任委员等,获陕西省自然科学二等奖(1/10,2021)、中国石油和化学工业联合会科学技术二等奖(1/10,2021)等,已在Sci. Adv.、Adv. Mater.、Adv. Energy Mater.、Adv. Function. Mater.、Energy Environ. Sci.、Nano Energy、Energy Storage Mater.等期刊发表310余篇SCI论文,SCI引用16300余次,H因子68。担任国家重点研发计划会评/函评专家、国家自然基金函评专家、中国工程物理研究院函评专家等。曾获陕西省杰青、陕西省千人计划(创新长期)、天津青年五四奖章、天津市五一劳动奖章等。带领团队科研成果曾被天津卫视《12点报道》节目重点报道。


34、华中科大孙永明教授:高镍//Si-石墨软包电池,427Wh kg-1!

2021年那些热点研究工作,我们总结好了!

华中科技大学的孙永明教授和美国阿贡国家实验室陆俊教授合作报道了一种新颖的策略来同时解决富镍阴极和硅负极的问题,从而实现了具有高能量密度和长使用寿命的全电池。通过简单的拓扑化学反应对LiNi0.65Mn0.20Co0.15O2(Ni65)进行处理,使其形成具有锂梯度的富锂表面并实现体相的Li/Ni无序性调节,成功的获得了具有更高的循环稳定性和初始比容量富镍NMC阴极,有效地弥补了硅基阳极上的锂损失。这不仅最大限度地提高了能量密度,而且延长了富镍NMC||硅基材料全电池的循环寿命。为了证明这种修饰的实用性,作者制备了3 Ah 级的富镍|| Si /石墨软包电池,其能量密度增加了11%,达到427 Wh kg-1(基于正极和负极的活性材料计算)。该研究发表在ACS Energy Letters上。

 2021年那些热点研究工作,我们总结好了!

Xiaoxiao Liu, Tongchao Liu, Rui Wang, Zhao Cai, Wenyu Wang, Yifei Yuan, Reza Shahbazian-Yassar, Xiaocheng Li, Songru Wang, Enyuan Hu, Xiao-Qing Yang, Yinguo Xiao, Khalil Amine, Jun Lu*, Yongming Sun*, Prelithiated Li-Enriched Gradient Interphase toward Practical High-Energy NMC–Silicon Full Cell, ACS Energy Letters, 2021, DOI:10.1021/acsenergylett.0c02487


课题组介绍

团队围绕高性能锂(锌)基二次电池材料与技术方向开展科学研究,课题组长孙永明博士为华中科技大学武汉光电国家研究中心教授、博士生导师、国家级青年人才项目获得者,入选《麻省理工学院科技评论》“TR35 全球科技创新领军人物”(35 Innovators Under 35)中国区榜单、科睿唯安全球高被引科学家。课题组成立4年来,在相关领域取得了一系列突出成果,主持国家级、省部级纵向项目及企业合作项目多项,申请专利~20项,以华中科技大学为第一单位在Nature Communications、Journal of the American Chemical Society、Advanced Materials、Advanced Functional Materials、Advanced Energy Materials、Joule、Nano Letters、ACS Nano、ACS Energy Letters、Energy Storage Materials、Nano Research、Chemical Engineering Journal等期刊发表通讯作者、第一作者论文~30篇。


35、武汉理工刘金平教授:新型“Polymer-in-Salt”固态电解质助力高性能三维一体化固态锂电池

2021年那些热点研究工作,我们总结好了!

武汉理工大学刘金平教授课题组报道了一种全新的高室温离子电导率的PVDF-HFP基PISSE,并提出将电解质渗透至3D电极中以实现充分的电极/电解质界面接触的新思路,进而构筑高性能的柔性一体化SSLB。其设计的PISSE在没有添加任何填料、交联剂以及特殊的结构设计情况下,仍展现出高的室温离子电导率(1.24×10-4 S cm-1)、高的锂离子迁移数(0.53)、宽的电化学稳定窗口(4.7 V),与锂金属有良好的界面兼容性,且可使高电压NCM523稳定循环。此外,组装的一体化SSLB展现出和液态电池相当的比容量、倍率性能和循环稳定性。本工作同时解决了聚合物电解质室温离子电导率低和电极/电解质界面接触差的问题,并为设计其他先进SSLBs提供了指导方法。该成果发表在国际顶级期刊Angew. Chem. Int. Ed.。

 2021年那些热点研究工作,我们总结好了!

Wenyi Liu, Chengjun Yi, Linpo Li, Shuailei Liu, Qiuyue Gui, Deliang Ba, Yuanyuan Li, Dongliang Peng and Jinping Liu, Designing Polymer-in-Salt Electrolyte and Fully Infiltrated 3D Electrode for Integrated Solid-State Lithium Batteries, Angew. Chem. Int. Ed., 2021, DOI:10.1002/anie.202101537.


课题组介绍

本团队为国家高层次人才团队,依托武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室及学院平台,现有教授2名,副教授1名,博士后、博士/硕士研究生近30名。团队负责人刘金平为学科首席教授,国家高层次青年人才,英国皇家化学学会会士(Fellow of RSC),湖北省“杰出青年基金”获得者,科技部创新人才推进计划重点领域创新团队核心成员,武汉理工大学“双一流”建设项目的协同首席专家。现任湖北省新能源动力电池工程技术研究中心委员,中国功能材料学会理事,中国颗粒学会青年理事,中国电工技术学会高级会员,澳大利亚国家研究基金委(Australian Laureate Fellowships桂冠教授、ARC Future Fellowships等)研究项目评审专家,国家及部分省级科技奖/基金项目/重大专项评审(会评)专家,中科院1区SCI期刊Energy & Environmental Materials 副主编、Interdisciplinary Materials学术编辑及Chinese Chemical Letters,Rare Metals等英文期刊编委。团队主要聚焦固态电池、水系电池和超级电容器领域研究,授权发明专利10余项,出版中英文专著(章节)3部,在Nature Commun.、Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.、EES等期刊上发表SCI论文近200篇,被Nature Energy等他引近2万次;1篇论文获“中国百篇最具影响国际学术论文”。近几年来,团队承担了高层次人才项目、国家重点研发计划重点专项、国家自然科学面上基金项目、横向项目等10余项。详见:www.webjam2.com/jinpingliu


36、崔光磊研究员:可调控阴离子溶剂化的聚合物电解质助力5.4V高压长寿命双离子电池

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双离子电池因其经济性,工作电压高和输出功率大等优点而引起广泛关注。然而,一个长期存在却被忽视的问题是阴离子不完全去溶剂化,这不仅会影响电解液的氧化稳定性,还会造成溶剂共嵌入石墨正极。中国科学院青岛生物能源与过程研究所崔光磊课题组开发了一种富含季铵盐阳离子基团的具有“阴离子选择透过性”功能的聚合物电解质。通过光谱表征和理论计算证明了季铵盐阳离子基团可以与阴离子形成强静电作用,参与了阴离子的溶剂化结构,进而减弱阴离子和碳酸酯溶剂的相互作用,并在阴离子嵌入石墨过程中“锚定”溶剂分子,促进阴离子去溶剂化。本研究工作为调控阴离子溶剂化和抑制石墨剥离提供了新的解决方案,有助于推动双离子电池的商业化进程。该文章发表在国际顶级期刊Advanced Materials上。

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Hongzhu Jiang, Xiaoqi Han, Xiaofan Du, Zheng Chen, Chenglong Lu, Xintong Li, Huanrui Zhang,* Jingwen Zhao, Pengxian Han, Guanglei Cui*, Advanced Materials, 2021, https://doi.org/10.1002/adma.202108665.


课题组介绍

固态能源系统技术中心建立于2009年2月,隶属于中国科学院青岛生物能源与过程研究所先进储能技术研究室,面向国家/国防在能源领域重大需求,坚持前瞻研究与工程化技术并重的发展策略,聚焦分布式储能技术,研发高比能特种固态锂电池、锂离子电容器、下一代低成本储能器件以及钙钛矿太阳能电池关键材料和核心器件。

中心现有职工65人,研究员3人,正高级工程师2人,国家级人才计划1人,国家杰青1人,优青1人,山东省泰山学者3名,山东省杰青2人,构建了一支材料、电化学、高分子化学、机械、电子等多学科交叉融合队伍。

中心累计申请中国专利214项,PCT6项,授权中国专利107项,欧洲专利1项,在国际权威杂志Angew. Chem. Int. Ed.、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mater.等发表论文300余篇。获得山东省自然科学奖一等奖。研制的高耐压、高安全、高能量密度固态电池系统国内首次突破万米海试。聚合物复合固态电解质技术入选2020“全球新能源汽车前沿及创新技术”,基于固态锂电池与锂电容器技术的全天候“功”“能”兼备的电化学储能系统入选“全球工程前沿2020”


37、北科大刘永畅教授等:分子工程扩大MoS2层间距并解锁基面用作高性能水系锌电正极

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北京科技大学刘永畅教授和李平教授等研究人员通过原位分子工程在二硫化钼中植入结构缺陷和晶格氧(D-MoS2-O),成功解锁二硫化钼基面,层间距从6.2 Å扩大至9.6 Å,且富含1T相赋予该材料更好的导电性和亲水性,实现了锌离子沿二硫化钼ab面和c轴的高效三维传输。所制备含有结构缺陷和晶格氧的二硫化钼纳米片垂直生长在碳布基底上,可有效抑制二硫化钼层堆叠,有利于电解液充分浸润和锌离子快速扩散。得益于这些优势,该材料表现出极佳的倍率性能(0.1和10 A g−1下可逆容量分别为261和102.4 mA h g−1)和出色的循环稳定性(1000次循环后容量保持率为90.5%)。该工作发表在国际顶级期刊Angewandte Chemie International Edition。

 2021年那些热点研究工作,我们总结好了!

Shengwei Li, Yongchang Liu,* Xudong Zhao, Kaixuan Cui, Qiuyu Shen, Ping Li,* Xuanhui Qu, and Lifang Jiao, Molecular Engineering on MoS2 Enables Large Interlayers and Unlocked Basal Planes for High-Performance Aqueous Zn-Ion Storage, Angew. Chem. Int. Ed. 2021, DOI: 10.1002/anie.202108317.


课题组介绍

北京科技大学先进储能技术研究室共有教师3人,在读博士生、硕士生30余人。研究室围绕“电化学储能”和“氢储能”技术存在的关键问题,以基础研究为本,应用为导向,从材料制备到器件设计开展深入研究。

李平,北京科技大学教授/博士生导师。主要从事储能材料研究,已在Adv. Mater., Angew. Chem. Int. Ed., Energy Environ. Sci., ACS Nano, Energy Storage Mater., Chem. Mater., JMCA等国际知名期刊发表SCI收录论文100余篇,授权国家发明专利15余项。

刘永畅,北京科技大学教授,博士生导师。分别于2011年和2016年获得北京交通大学学士和南开大学博士学位,师从陈军院士。主要致力于先进电池材料化学研究,已发表相关学术论文近100篇,引用8200余次,H因子45;以第一/通讯作者在Adv. Mater., Angew. Chem. Int. Ed., Nano Lett., ACS Energy Lett., Adv. Funct. Mater., Adv. Sci., EnSM, Mater. Horiz.等期刊发表论文50余篇。担任期刊IJMMM,《工程科学学报》编委,Chinese Chemical Letters,Rare Metals,Materials,《物理化学学报》青年编委或客座编辑,40余种国际著名杂志审稿人。主持国家自然科学基金,国家重点研发计划子课题,北京市自然科学基金等10余项。入选中国科协“青年人才托举工程”(2018),国家“博士后创新人才支持计划”(2016),获中国青少年科技创新奖(2016),天津市自然科学一等奖(R5,2020)等。

团队热忱欢迎博士后、博士研究生加盟!




38、华中科大谢佳教授等:调控电解质粒径分级,优化界面接触实现高性能全固态电池

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华中科技大学电气与电子工程学院谢佳教授、余创教授等人,通过调控电解质(Li5.5PS4.5Cl1.5)在电池不同部分的粒径分布,实现固-固界面接触的优化,从而构建全气候条件下电化学优异性能的LNO@NCM712/SE/Li-In全固态电池。S/L结构(复合正极使用小尺寸SE,电解质层采用大尺寸SE)的固态电池在室温(0.2C,168 mAh g-1, 100次循环保持率99%)和-20℃(0.05C,89mAh g-1)下表现出较好的性能,而S/S结构电池在高温下表现出更好的性能。这项工作证实了全固态电池内部电解质粒径分级对制备高性能的全气候固态电池具有重要的影响。该文章发表在国际知名期刊Energy & Environmental Materials上。

 2021年那些热点研究工作,我们总结好了!

Linfeng Peng, Chuang Yu*, Ziqi Zhang, Ruonan Xu, Mengjun Sun, Long Zhang, Shijie Cheng, and Jia Xie*, Tuning solid interfaces via varying electrolyte distributions enables high performance solid-state batteries. Energy & Environmental Materials, 2021. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/eem2.12308


课题组介绍

华中科技大学电能存储与转换研究课题组成立于2015年,依托华中科技大学电气与电子工程学院强电磁工程与新技术国家重点实验室,致力于先进电化学储能技术研发及应用,主要研究方向包括规模化锂电储能技术、锂硫电池、和固态电池等方向。现有老师、博士后、博士生、硕士生、工程师等近30人。

课题组负责人:谢佳,华中科技大学电气与电子工程学院教授、博士生导师,国家重点基础研究计划(青年973计划)项目“高比能二次锂硫电池界面问题基础研究”首席科学家。2002年于北京大学化学与分子工程学院获学士学位,2008年于斯坦福大学化学系获博士学位;2008-2012年美国陶氏化学任资深研究员;2012年初回国,担任国轩高科研究院院长,从事动力电池研发及产业化工作;2015年担任华中科技大学教授。近年来在动力电池及其关键材料、大规模储能及新能源汽车领域等方面取得了原创性成果。在Nat. Commun. J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Energy Mater.等核心期刊发表论文100余篇,获专利授权60余项,其中发明专利授权35项。承担基金委联合基金重点项目、面上项目、科技部重点基础研究计划“青年973项目”、动力及储能电池技术企业合作项目等。

课题组主要老师:余创,华中科技大学电气与电子工程学院教授、博士生导师,湖北省青年专家。2009年于哈尔滨工程学院材料科学与化学工程学院获学士学位;2012年于中国科学院福建物质结构研究所获硕士学位;2017年于荷兰代尔夫特理工大学获博士学位;先后在荷兰代尔夫特理工大学和加拿大西安大略大学从事博士后研究工作。近年来主要从事电化学储能领域研究工作,主要集中在全固态电池及其关键材料研究领域。目前在Nat. Mater., J. Am. Chem. Soc., Adv. Energy Mater., ACS Energy Letters,等核心期刊发表论文40余篇,主要从事固态电池及其关键材料研究。


39、北化邵明飞教授:火焰辅助法快速制备氧配位单原子催化剂

2021年那些热点研究工作,我们总结好了!

北京化工大学邵明飞教授课题组提出了一种简便的氧配位SACs制备新策略——火焰辅助法。密度泛函理论计算表明,碳纳米管阵列中的氧为金属原子提供了均匀的锚定位。所制备的碳纳米管阵列负载的SACs(CNT-O@M,M=Co和Pt)在电催化ORR和HER中表现出优异的催化活性。得益于独特的纳米阵列结构,其活性位利用率高达75.7%。此外,CNT-O@M在极端条件下均可保持稳定的性能,显示出良好的应用前景。本工作所提出的方法和概念可以扩展到合成其他高效一体化SACs中。该工作发表在Small Methods。

 2021年那些热点研究工作,我们总结好了!

Jinze Li#, Hao Li#, Wenfu Xie*, Shijin Li, Yuke Song, Kui Fan, Jin Yong Lee, Mingfei Shao*, Flame-Assisted Synthesis of O-Coordinated Single-Atom Catalysts for Efficient Electrocatalytic Oxygen Reduction and Hydrogen Evolution Reaction. Small Methods. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/smtd.202101324


课题组介绍

能源材料化学课题组依托北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室,现有博士后、研究生20余人,主要开展多维度有序能源材料的设计、导向合成与性能研究。团队负责人邵明飞教授2014年于北京化工大学获得博士学位,期间于2013年获国家公派在牛津大学化学系博士联合培养,现今就职于北京化工大学。国家优秀青年基金获得者,入选北京化工大学优秀青年百人计划A类,国家自然科学基金重大项目子课题负责人。《中国科学:化学》、《Chinese Chemical Letters》、《物理化学学报》等杂志青年编委。以第一或通讯作者在J. Am. Chem. Soc、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Chem等发表SCI论文90余篇(影响因子>10论文50篇);12篇论文入选ESI高被引TOP 1%论文;论文被引7000余次,H因子为43;入选RSC TOP 1%中国高被引作者。


40、武汉理工麦立强教授等:深度解析全重构催化剂!

2021年那些热点研究工作,我们总结好了!

催化剂的重构化学研究是催化领域中一个新的研究点,特别是在近几年先进原位技术的发展下,研究人员发现了包括析氧反应、析氢反应、CO2还原等催化中催化剂的重构现象,这些发现将促进对催化重构科学认知的发展。武汉理工大学麦立强教授团队聚焦、总结和讨论全重构的最新进展,包括以下几个方面:1)全重构的基本理解,包括重构的原因和重构结果的分类;全重构催化剂的特征、优势及设计原则;2)以OER为例的涉及重构的前催化剂种类;有限重构的原因和实现全重构的策略;3)全重构在新结构材料制备中的应用;其它催化中的重构现象;4)用于揭示重构过程和对重构催化剂精细结构剖析的先进表征技术。该综述英文提纲如下所示。该工作发表在国际知名期刊Advanced Materials。

 2021年那些热点研究工作,我们总结好了!

Xiong Liu, Jiashen Meng, Jiexin Zhu, Meng Huang, Bo Wen, Ruiting Guo, Liqiang Mai, Comprehensive Understandings into Complete Reconstruction of Pre-catalysts: Synthesis, Applications and Characterizations, Adv. Mater., 2021, DOI:10.1002/adma.202007344.


课题组介绍

武汉理工大学纳米储能材料与器件团队主要从事纳米能源材料与器件领域的研究,包括新能源材料、新型催化材料、微纳器件等前沿方向。团队目前有教师10名,包括长江学者、杰青、国家领军人才、国家级高层次青年人才5人(次),在读博士、硕士研究生80余人。中科院院士赵东元教授作为课题组学术顾问,为课题组发展提供重要的指导和帮助。

团队长期致力于储能技术领域研究,设计组装了国际上第一个单根纳米线器件,实现单纳米基元从0到1的突破,发现电子/离子双连续效应和分级协同效应。团队近年来主持/承担了国家重点研发计划“变革性技术关键科学问题”重点专项、国家杰出青年基金、国家基金委重大科研仪器专项、国家自然科学基金重点项目、国家国际科技合作计划等国家级科研项目30余项。课题组目前发表SCI论文400余篇,以第一或通讯作者发表Nature 1篇,Nature子刊9篇,合作发表Science1篇、Nature、Science、Cell子刊7篇,以第一或通讯作者在影响因子10.0以上的期刊发表论文100余篇,ESI高被引论文55篇,ESI 0.1%热点论文13篇。获得国家发明授权专利140余项。获国家自然科学二等奖(2019)、教育部自然科学一等奖(2018年)和湖北省自然科学一等奖(2014年和2021年)。团队负责人麦立强教授获何梁何利基金科学与技术青年创新奖(2020)和国际电化学能源大会卓越研究奖(2018,每年仅2人)等,获国家杰青资助(2014年),入选教育部“长江学者”奖励计划(2016年),英国皇家化学会会士(2018)和科睿唯安全球高被引科学家(2019、2020、2021);任国家重点研发计划“变革性技术关键科学问题”首席科学家、国家重点研发计划纳米科技专家组成员、国家“十四五”材料领域重点专项指南编制专家,入选“国家百千万人才工程计划”,并被授予“有突出贡献中青年专家”荣誉称号,享受国务院政府特殊津贴;在美国MRS、ACS、ECS等重要国际会议做特邀报告70余次;作为会议主席举办Nature能源材料会议、第十届中美华人纳米论坛等重要学术会议。

团队培养的50余名学生被推荐到哈佛大学、麻省理工大学、牛津大学、加州大学洛杉矶分校、西北太平洋国家实验室、阿贡国家实验室、清华大学、北京大学、中国科学院等著名高校或科研机构进行深造。10余名学生已在国内外知名高校和科研单位如英国国家物理实验室、萨里大学、滑铁卢大学、厦门大学等任职,担任教授或助理教授。该团队已发展成为国内外纳米科学技术和新能源材料技术领域具有重要影响的科学研究、国际合作及人才培养中心。


41、复旦大学孔彪团队:超组装策略构筑纳米纤维阵列超薄膜用于智能定向离子传输

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复旦大学孔彪研究员/赵东元院士联合浙江大学王勇教授报道了一种结构导向剂辅助的连续超组装策略,成功制备了由纳米纤维阵列组装的有序介孔纳米线材料,并将其作为基元组装在AAO上得到了CMWS/AAO异质结构薄膜材料。由于其独特的异质结构、孔隙率、官能团,该薄膜器件展现了优异的离子定向传输性能,在应用于盐差能转化时具有2.78 W m−2的高功率密度。该文章发表在国际顶级期刊J. Am. Chem. Soc.。

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Lei Xie, Shan Zhou, Jinrong Liu, Beilei Qiu, Tianyi Liu, Qirui Liang, Xiaozhong Zheng, Ben Li, Jie Zeng, Miao Yan, Yanjun He, Xin Zhang, Hui Zeng, Ding Ma, Pu Chen, Kang Liang, Lei Jiang, Yong Wang*, Dongyuan Zhao*, and Biao Kong*, Sequential Superassembly of Nanofiber Arrays to Carbonaceous Ordered Mesoporous Nanowires and Their Heterostructure Membranes for Osmotic Energy Conversion, J. Am. Chem. Soc. 2021, DOI:10.1021/jacs.1c00547


赵东元,中国科学院院士、第三世界科学院院士、复旦大学校学术委员会主任、先进材料实验室主任、复旦大学化学与材料学院院长。主要从事介孔材料的可控合成、功能调控及其在催化、能源存储与转化、环境、生物等方面的应用研究,在国际重要刊物上发表SCI论文750余篇,论文被引用近12万次(h-index = 166)。获国家自然科学一等奖、二等奖、教育部自然科学一等奖、何梁何利科学进步奖、中国化学会-化学贡献奖、中国分子筛成就奖、国际介观结构材料协会成就奖、发展中国家科学院科学奖等。任国际介观材料协会主席、美国化学会ACS Central Science执行编辑、National Science Review副主编等。


孔彪,国家重点研发计划首席科学家、国家高层次人才专家、上海市高层次人才专家、复旦大学研究员/博士生导师、国家工程实验室副主任。主要开展超组装SAFs智能材料与装备制备集成,及其在传感、疾病诊断与治疗、能源转化等方面的应用研究。目前已发表SCI论文120篇,总被引9800余次,H指数43。获上海市优秀发明选拔赛金奖、科技部重点专项优秀青年奖、联合国工发组织科学技术进步奖、上海市自然科学一等奖、孔子教育基金会优秀科学家奖、中国分析测试协会科学技术奖(CAIA奖)一等奖、上海市青少年发展创新市长奖、澳大利亚Monash大学优秀博士论文校长奖、宝钢教育基金会特等奖等。任国际Frontiers系列刊物副主编,《中国化学快报》Chinese Chemical Letters(CCL)以及Mater Today Sustainability编委。



2021年那些热点研究工作,我们总结好了!

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参考文献: