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郑州大学陈卫华教授做客瓯江学术论坛编辑日期:2021-07-05 作者: 阅读次数:[关 闭]

2021年7月4日上午10:00至11:30,郑州大学陈卫华教授应邀来温州大学-浙江省碳材料技术研究重点实验室做客,在学院路207会议室作了题为“钠离子电池材料及界面”的讲座。报告由化材学院陈锡安副院长主持,杨植副院长以及各位青年老师、研究生到会参加。报告伊始,陈锡安副院长对陈卫华教授的到来表示热烈欢迎,并向师生介绍了陈卫华教授的基本情况。

报告由我国目前所使能源、国家能源局关于加快推动新型储能发展文件为指引,加快飞轮存储、钠离子电池等技术及如何实现高性能钠离子电池为向导来展开。陈教授依次讲解了构建多级结构柔性自支撑电极, 配合柔性隔膜组装柔性钠离子电池器件;界面催化助力超高首周库仑效率,实现快速稳定钠存储;富钠界面有效构筑提升首周库伦效率,实现优异循环及倍率性能;PAANa高分子粘结剂参与形成柔韧固态电解质膜,提升微米级FeS电极的储钠性能;电解液成分调控诱导电极界面构筑,解决醚基电解液钠离子全电池稳定循环问题;高载量原子级分散金属镍促进转换型负极保持高持续性反应可逆性和高可逆容量。

陈教授分析FeSx容量衰退机制是由于活性材料失联,反应可逆性差,于是提出表面官能团调控构筑多级结构柔性电极--柔性自支撑3D碳网络/Fe7S8/石墨烯电极-精准限域,并实现柔性钠离子电池器件。

2021年陈教授在 Angew. Chem. Int. Ed.发表文章探索界面催化诱导超薄SEI具有超高ICE(92.23%),她指出点阵形式分布的Fe-N-C/Fe-S-C键作为众多催化中心催化电解液分解,FeS2纳米簇作为晶核诱导完整二维超薄SEI快速形成;FeS2纳米簇(~1-2 nm)在材料表面均匀分布并有效消除了由杂原子掺杂引起的缺陷,FeS2纳米簇与碳骨架以Fe-N-C/Fe-S-C键相连。该实验的可靠性验证有:①50次重复实验误差在1%以内;②电池组装过程及隔膜元素检测排除内部微短路。此电池有优异的循环稳定性(5500周容量保持92.3%,CE位于99.8-100.2%;0.5 A g-1小电流循环328天容量保持94.6%),优异的倍率性能(室温10.0 A g-1, 401.9 mAh g-1;低温10.0 A g-1, 211.7 mAh g-1 ),另有软包电池验证了其潜在的实用价值(能量密度243.0 Wh kg-1,基于正负极活性物质总质量),平衡电压和容量的系统性作用,具有比硬碳更高的能量密度和功率密度。其SEI厚度约6nm, 同时富含NaF等无机物, 可加速离子传输,理论计算表明,Fe-N-C/Fe-S-C键选择性催化NaSO3CF3和二甘醇二甲醚中的C-F和C-O键断裂, 有效提升了界面反应动力学, 诱导富含NaF无机层的超薄SEI形成。

陈教授还讲到富钠界面有效构筑提升ICE,理论计算表明,富钠界面诱导CF3形成构筑富含NaF无机组分SEI,从而提升性能。另有高分子粘结剂共构建SEI,PAANa高分子粘结剂中的羧基和亚甲基基团参与SEI构筑,提升SEI外侧有机层机械强度和界面稳定性。

陈卫华老师的报告深入浅出、精彩纷呈,既有专业研究的介绍,更有对研发思维的智慧启迪,展现了在前沿研究领域所取得的具有国际学术影响力的高水平研究成果。报告结束后,陈卫华教授与实验室师生进行了深入交流,为我院教师和研究生的科研工作提供许多宝贵的借鉴经验。

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