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材料学院姚蕾助理教授团队在《InfoMat》、《Advanced Energy Materials》相继发表高水平研究论

2022-07-08 (点击次数:)

大功率储能器件可在数分钟甚至数秒内完成充放电,对电动汽车、无人机、航天器、机器人、电网存储等行业的发展具有重要意义。然而,目前仍然缺乏可在较高充电/放电速率下呈现大容量及长循环稳定性的电极材料,使得大功率储能器件的发展受到了严重的阻碍。近年来,材料学院姚蕾助理教授团队围绕高比能快充型储能器件的开发展开了系统研究工作,继2018年在《Advanced Materials》(中科院院一区TOP期刊,影响因子30.849)报道基于新型二维多级孔碳纳米结构开发及其孔结构和离子输运有效调控获得快充器件在能量密度上的重大突破。近期,该团队基于传统电容型电极材料开发可大规模应用的高比能快充型储能器件,并在功率密度上取得重大突破。

针对纳米多级孔碳的孔道连通性缺乏有效调控手段以及定量评价标准等问题,采用一种新型超分子调控策略优化了零维多级孔碳纳米材料的孔径分布与孔道连通性,通过调控离子输运实现功率密度大于105 W kg-1且能量密度大于10 Wh kg-1的水系电解液高比能超快充储能。该工作首次将孔道连通性进行量化并从实验方面证实了该参数对容量的影响,提出了多级孔碳纳米材料孔结构的精准调控新策略,有望进一步推动下一代电容型电极材料的开发。该工作在《InfoMat》(中科院一区TOP国产期刊,影响因子25.405)上以题为“Supramolecular-mediated ball-in-ball porous carbon nanospheres for ultrafast energy storage” 在线发表(DOI: 10.1002/inf2.12278)。maxbextx官方网站|首页(欢迎您)姚蕾助理教授为论文的第一作者与通讯作者,化学与环境工程学院邓立波副教授为共同通讯作者,深圳大学为第一完成单位。

原文链接:http://doi.org/10.1002/inf2.12278

针对石墨、硅等商业锂电池负极材料具有较低的嵌锂电位,其在快速充电条件下缓慢的界面动力学和较大的空间过电位不均匀导致电极表面生长锂枝晶,进而引发电池短路和热失控等问题,采用一种新型阳离子无序度调控策略,成功构建在大电流下进行充放电时具有快速插层赝电容反应以及优异结构稳定性的理想高比能快充铌酸钛陶瓷负极材料。基于铌酸钛纳米纤维负极材料规模化合成技术的开发,将材料的合成温度降低200°C、合成成本降低至原有的1/3。与商业快充型负极材料钛酸锂相比,首次获得接近105 W kg-1的功率密度,比传统钛酸锂材料提高8倍,有望进一步实现商业应用。该工作在《Advanced Energy Materials》(中科院一区TOP期刊,影响因子29.368)上以题为“Unprecedented Superhigh-Rate and Ultrastable Anode for High-Power Battery via Cationic Disordering” 在线发表(DOI: 10.1002/aenm.202201130)。maxbextx官方网站|首页(欢迎您)姚蕾助理教授为论文的通讯作者,2018级硕士研究生刘明先、吴唯博士为共同第一作者,深圳大学为第一完成单位。

原文链接:https://doi.org/10.1002/aenm.202201130

项目支持:上述工作依托相关主持的科技项目包括中国科协青年人才托举工程项目、国家自然科学基金委员会青年基金、广东省自然科学基金面上项目、深圳市基础研究面上项目及高端人才启动项目、深圳大学青年教师启动项目。


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