物理学院先进材料与储能器件团队在能源存储领域研究取得新进展

2020-06-03 16:11:29   浏览次数:

锂电池的发展因其能量密度提升缓慢,成本居高不下,在快充、温度适应、大规模应用(电动汽车、储能)以及资源丰度方面遇到了挑战。因此寻找新的二次电池技术成为重要研究方向。近期,物理学院先进材料与储能器件团队张文明教授、李战雨博士等人在此方面研究取得一系列新进展。

该团队利用静电纺丝技术结合原位生长及高温热解工艺,设计合成出系列多功能纳米催化剂:类千层草结构的CoNC/NCNTs@CNF、三维结构的Co9S8-MoS2@N-CNAs@CNFs、CoNi alloy/NCNSAs/CC、CoNxC@CNFs一维结构的Co3O4/Mn3O4/CNx@CNFs。这些催化剂不仅成本低廉、制备工艺简单,而且得益于它们的多级结构和丰富的活性位点,表现出优异的析氢、析氧和氧还原性能,使锌空气电池性能大幅提升,最高功率密度可达308 mW cm-2,远优于商业铂碳催化剂,且价格低廉,具有良好的市场应用前景。相关工作发表在ACS Appl. Mater. Inter. 2020, 12, 10280; Compos. Part B-Eng. 2020, 193, 108158; J. Energy Chem. 2020, 51, 323等期刊。

此外,该团队通过对电极材料的微纳结构精准设计和可控制备方法的创新,研发出系列低成本、高比容量和高稳定性的新型离子电池电极材料:细菌纤维素衍生的Co3O4@N-CNFs、三维结构的中空碳纤维负载NiCo2S4、一维碳纳米纤维镶嵌碳包覆CoS2纳米粒子、膨胀石墨,实现了电池的能量密度和功率密度显著提升,可使钠离子电池在100 mA g-1下的首圈放电比容量达到876 mAh g-1,在3.2 A g-1下循环1000次后仍保持148 mAh g-1的比容量。同比条件下极大降低了新型离子电池的成本。相关工作发表在Chem. Eng. J. 2020, 380, 122548; J. Power Sources 2020, 467, 228323等期刊。

ACS Appl. Mater. Inter.Compos. Part B-Eng.J. Power SourcesChem. Eng. J.J. Energy Chem.等均为能源和材料领域的国际著名期刊(JCR一区top期刊)。以上工作得到了光学工程一流学科建设经费、国家自然科学基金、河北省杰出青年基金、河北省青年拔尖人才支持计划、mg4155娱乐电子游戏官网高层次引进人才项目等资助。

全文链接:

1 ACS Appl. Mater. Inter. 2020, 12, 10280

 https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.9b19193

2 Compos. Part B-Eng. 2020, 193, 108158

https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2020.108058

3 J. Energy Chem. 2020, 51, 323

https://doi.org/10.1016/j.jechem.2020.04.067

4 J. Power Sources 2020, 467, 228323

https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2020.228323

5 Chem. Eng. J. 2020, 380, 122548

https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.122548 

                                                                     (物理学院、科学技术处供稿)

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