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高分子學院王存國博士團隊在鋰離子電池和鈉離子電池方面取得研究進展
作者:高分子學院  來源:高分子學院  編輯:臧傳永   點擊:[] 日期:2020年05月09日

近日,青科大高分子學院山東省濰坊市高層次創新創業人才王存國博士(第一作者)指導碩士研究生宋和偉(第二作者)與中科院蘇州納米所劉立偉、李奇兩位研究員課題組聯合研發,在大容量鋰/硫電池方面取得新進展,提高了硫基複合電極材料的電導率,抑制了電池充放電過程中的穿梭效應及體積膨脹等現象,團隊相關工作在英國皇家化學會(RSC)著名期刊《Journal of Materials Chemistry A》(2020, 8, 3421-3430,IF=10.73,中科院1區,Doi: : 10.1039/c9ta11680j),以Iron single-atom catalyst anchored on nitrogen-rich MOF-derived carbon nanocage to accelerate polysulfide redox conversion for lithium sulfur batteries為題發表。(青島科技大學為第一合作單位。)

Figure 1 Schematic illustration showing the adsorption and conversion of LiPSs on FeSA-CN and the CN host.

文中採用作者2005年開始研發的核-殼結構複合電極材料構思設計(林琳,青島科技大學碩士論文,2008),利用富含N原子摻雜的碳導電骨架來裝載Fe原子催化劑,製備了FeSA-CN/S複合電極材料。組裝的鋰/硫電池在0.2C倍率下放電比容量達1120mAh/g以上;在4C高倍率下放電,比容量達600 mAh/g以上,展示出很好的高倍率放電性能。經過500次充放電循環,每次容量衰減率僅為0.06%,呈現良好的循環性能,因而鋰/硫電池的穿梭效應被明顯抑制。

此外,王存國博士(第一作者)指導碩士研究生褚榮榮同學(第二作者),與上述中科院納米所合作,研發出新型鈉離子全塑電池,以Tailored polyimide as positive electrode and polyimide-derived carbon as negative electrode for sodium ion full batteries為題,發表在英國皇家化學會(RSC)著名期刊《Nanoscale》(2020, 12, 4729-4735,IF=7.17,DOI: 10.1039/c9nr09237d,中科院1區,青島科技大學為第一合作單位)

文中採用1、4、5、8-萘四甲酸二酐(NTCDA)為原材料,以聚酰亞胺(PI-2)為正極,以預先嵌入鈉離子的碳化聚酰亞胺(CPI)為負極,設計和開發了一種新型全塑鈉離子電池,鈉離子全電池在電流密度為100 mA/ g放電時,初始容量達157 mAh/ g,其平均電壓約為1.47 V,能量密度達254 Wh/ kg, 而且功率密度達614 W/kg,降低了有機物電極材料存在溶解性等缺點,為鈉離子全電池在實際中得到應用提供了可行性。

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