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张进涛教授课题组在《先进材料》发表高性能锂-碘电池研究新进展
发布时间:2019年07月02日 18:46    作者:李康    点击:[]

近日,欧洲杯买球张进涛教授课题组在Wiley出版社主办的重要国际期刊《先进材料》(Advanced Materials)上,以“A 3D and Stable Lithium Anode for High-Performance Lithium–Iodine Batteries”(DOI: 10.1002/adma.201902399)为题,在线发表了关于碳材料构建锂金属负极和锂碘电池的最新研究进展。2016级硕士生李康与北京化工大学胡自玉教授为共同第一作者,张进涛教授为通讯作者。

锂金属由于其具有高达3860 mAh g-1的理论容量和低至-3.04 V的阳极电势,非常适合用作电极材料,然而锂金属电极在电池循环过程中极易生成锂枝晶,引发安全问题。上述因素阻碍了锂金属电极在锂-硫,锂-碘等电池中的应用。张进涛教授课题组合成了氮磷共掺杂的碳布用作负载锂的骨架材料,通过实验观测和理论计算的手段发现,氮磷共掺杂可以有效提高锂原子与碳之间的结合能,提高了碳布的亲锂性,使得熔融锂可以均匀负载至碳布上。得到的复合锂金属电极可以有效抑制锂枝晶的生长,延长了电极寿命。当这种复合电极用于锂-碘电池负极时,极大地提升了锂-碘电池的循环稳定性和倍率性能。这一研究成果为设计构建高性能锂金属电池提供了新的思路。

近年来,张进涛教授课题组围绕碳材料在锂-碘电池中的应用开展了系统的研究工作。2017年在Nature Communications上发表的成果(DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-017-00649-7)研究了杂原子掺杂对于多孔碳吸附碘以及锂-碘电池氧化还原反应的催化作用;2019年在Nano Research上发表的工作(DOI:https://doi.org/10.1007/s12274-018-2251)则揭示了碳材料电容效应对于提高锂-碘电池倍率性能的影响。本文中的工作通过碳材料掺杂改性提高锂金属负极稳定性,进一步提升了锂-碘电池电化学性能。

该项工作得到了国家自然基金委,山东省泰山学者等项目的资助。

论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201902399



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