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【8th.Apr.】基于天然高分子的储能材料及器件

2018-04-08

 

题目:基于天然高分子的储能材料及器件
演讲人:谢佳,华中科技大学教授/博导,中组部“青年千人计划”,青年973计划首席
时间:4月8日(星期日)下午2点
地点:化学楼A-518会议室
邀请人:王久林 研究员


报告简介:天然高分子(纤维素、甲壳素等)大量存在于自然界,具有来源丰富、价格低廉的特点,被广泛应用于低成本大规模储能领域。其中最为广泛的是天然高分子热解碳,其作为锂/钠/钾离子电池负极材料,具有较高的比容量及较好的循环寿命,是最常见的负极材料之一。[1-3]虽然天然高分子基硬碳材料受到广泛的研究,且对其性能的优化也取得较大的进展,然而,对硬碳材料中孔结构、掺杂结构与电化学及行为之间的构效关系的研究仍有所欠缺,仍需进一步更加深入地研究。基于此,我们对硬碳材料孔结构(特别是弯曲度)及其掺杂结构对其电化学性能及行为的影响进行系统而深入地研究。我们首先通过对具有垂直孔结构的木材进行高温碳化得到具有多孔、低孔弯曲度、高导电的木碳。[4]以二氧化碳活化的木碳作为负极,二氧化锰电沉积于木碳作为正极,原始木头薄膜作为隔膜,构筑一种全木头结构的超级电容器。得益于其独特的全木头结构,该电容器获得高的活性物质载量,高的比电容及长的循环寿命。另外,我们以木碳作为三维多孔结构集流体,以磷酸铁锂正极材料进行填充,可以获得超高载量、低弯曲度、高面积比容量的厚电极。[5]对掺杂结构-电化学性能及行为构效关系方面的研究,我们通过可控构筑氮/硫共掺杂碳微球,系统研究了掺杂结构对碳材料导电性、钠离子吸附力以及储能性能和行为的影响,进而获得它们之间的构效关系,指导碳基电极材料的结构设计与优化,同时加深对碳基材料电化学行为的理解。[6]
参考文献:
[1]   E. Frackowiak, F. Beguin, Carbon 2001, 39, 937.
[2]   H. Hou, X. Qiu, W. Wei, Y. Zhang, X. Ji, Advanced Energy Materials 2017.
[3]   C. Chen, Z. Wang, B. Zhang, L. Miao, J. Cai, L. Peng, Y. Huang, J. Jiang, Y. Huang, L. Zhang, J. Xie, Energy Storage Materials 2017, 8, 161.
[4]   C. Chen, Y. Zhang, Y. Li, J. Dai, J. Song, Y. Yao, Y. Gong, I. Kierzewski, J. Xie, L. Hu, Energy & Environmental Science 2017, 10, 538.
[5]   C. Chen, Y. Zhang, Y. Li, Y. Kuang, J. Song, W. Luo, Y. Wang, Y. Yao, G. Pastel, J. Xie, L. Hu, Advanced Energy Materials 2017, 1700595.
[6]   D. Xu, C. Chen, J. Xie, B. Zhang, L. Miao, J. Cai, Y. Huang, L. Zhang, Advanced Energy Materials 2016.
报告人简介
   谢佳,华中科技大学教授、博士生导师,中组部 “青年千人计划”引进人才,国家重点基础研究计划(青年973计划)项目“高比能二次锂硫电池界面问题基础研究”首席科学家。2002年于北京大学化学与分子工程学院获学士学位,2008年于斯坦福大学化学系获博士学位; 2008-2012年美国陶氏化学任资深研究员;2012年初回国,担任合肥国轩高科动力能源股份公司研究院院长,从事动力锂离子电池研发及产业化工作;2015年担任华中科技大学教授。在Advanced Energy Material, EES,JACS 等核心顶级期刊论文 30余篇;已获专利授权 34 项,其中发明专利19项(含美国发明专利 5 项)实用新型专利授权15项。主要研究方向为新型电化学储能材料与器件,及其在电动汽车和规模化储能中的应用。



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