學術動態

我校材冶學院先進材料研究團隊在國際知名期刊發表研究成果

發布者:周婉麗發布時間:2022-03-22瀏覽次數:10

  武科大網訊 近日,我校材料與冶金學院張海軍教授領導的先進材料研究團隊在材料領域取得新進展,并在國際知名期刊發表研究成果。

  高熵氧化物(HEO)具有廣泛的成分調制范圍和固有的復雜表面,逐漸成為鋰離子電池陽極的新焦點,但長期充放電循環過程中遲緩的動力學限制了它們的進一步應用?;诖?,團隊通過濕化學熔鹽策略,將具有目標功能的氧空位引入巖鹽型(MgCoNiCuZn)O中,以加速鋰離子/電子傳輸。

  團隊成員結合實驗結果和理論計算,揭示了高熵材料表面缺陷對鋰離子存儲、電荷傳輸和擴散動力學的內在機制,對二次電池電極材料的缺陷工程設計與發展具有重要意義。研究論文Kinetically accelerated lithium storage in high entropy (LiMgCoNiCuZn)O enabled by oxygen vacancies在線發表于材料科學領域權威期刊Small上(2021年影響因子13.452,DOI:10.1002/smll.202200524)。我校2020級博士研究生劉雪楓為本文第一作者,耐火材料與冶金國家重點實驗室張海軍教授和雷文副教授為本文共同通訊作者。

缺陷工程改性HEO材料的充放電機制研究

  鋰硫電池體系由于理論能量密度高和活性物質硫資源豐富,成為了極具發展潛力的二次電池之一。但由于放電過程中間產物多硫化物溶于有機電解液,產生穿梭效應,導致活性物質利用率低,造成電池容量損失和循環性能下降?;谏鲜鰡栴},本團隊結合靜電紡絲技術和化學氣相沉積法,針對性地對硫載體進行結構設計,在追求高硫載量的同時,協同調控多硫化物的熱力學和動力學擴散。

  團隊成員通過原位構建一種內部空腔體積充分利用的管中管碳質主體,負載富含缺陷的金屬氮化物納米顆粒(Fe2N1-x),提供豐富的電子/離子導電通道,最大限度降低多硫化物的穿梭效應,從而提高電池的容量和循環穩定性。研究論文A spatially efficient “tube-in-tube” hybrid for durable sulfur electrochemistry,在線發表于能源材料領域權威期刊Journal of Materials Chemistry A上(2021年影響因子12.732,DOI: 10.1039/d1ta10181a)。我校2018級碩士研究生童釗明為本文第一作者,耐火材料與冶金國家重點實驗室黃亮副教授和雷文副教授為本文共同通訊作者。

 “管中管碳基材料在電化學儲硫中的優勢

  此外,由于一維碳材料(1DCMs)具有高比表面積、優異的導電性、良好的柔韌性、優異的機械穩定性等特殊的理化性質,已被廣泛用于鋰硫電池中?;诖?,團隊詳細總結了一維碳材料作為鋰硫電池正極的最新研究進展,指出當前鋰硫電池發展所面臨的挑戰,旨在為下一代高比能鋰硫電池的材料設計提供理論指導。研究論文One dimensional carbon-based composites as cathodes for lithium-sulfur battery,在線發表于材料科學領域權威期刊Journal of Materials Science & Technology上(2021年影響因子9.191,DOI: 10.1016/j.jmst.2021.12.048)。我校2019級碩士研究生羅謹為本文第一作者,耐火材料與冶金國家重點實驗室張海軍教授和雷文副教授為本文共同通訊作者。

  截至發稿日,本年度先進材料研究團隊在耐火材料、結構陶瓷、電化學能源存儲與轉換等相關領域發表了一系列高水平研究成果:如Carbon, https://doi.org/10.1016/j.carbon.2021.11.031、Green Energy & Environment, https://doi.org/10.1016/j.gee.2020.10.019、Journal of the European Ceramic Society, https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2022.01.059.等。上述研究工作得到了國家自然科學基金、省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室和澳門青年學者計劃等資助。(省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室)


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