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材料電化學過程與技術北京市重點實驗室

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        ? 材 料 電 化 學 過 程 與 技 術 北 京 市 重 點 實 驗 室 首 頁 實 驗 室 概 況 實 驗 室 簡 介 發 展 歷 程 學 術 委 員 會 實 驗 室 主 任 簡 介 研 究 方 向 人 員 組 成 組 織 結 構 儀 器 設 備 分 析 測 試 儀 器 預 約 學 術 動 態 學 術 報 告 實 驗 室 新 聞 實 驗 室 公 告 學 術 成 果 標 志 性 成 果 論 文 專 著 專 利 人 才 培 養 導 師 及 其 研 究 方 向 研 究 生 名 單 開 放 交 流 交 流 人 員 學 術 會 議 創 新 平 臺 實 驗 室 活 動 研 究 成 果 M O R E > > 實 驗 室 王 峰 教 授 、 張 正 平 教 授 團 隊 在 《 A d v a n c e d F u n c t i o n a l M a t e r i a l s 》 上 發 表 學 術 論 文 北 京 化 工 大 學 材 料 科 學 與 工 程 學 院 王 峰 教 授 、 張 正 平 教 授 團 隊 在 《 A d v a n c e d F u n c t i o n a l M a t e r i a l s 》 上 發 表 了 題 為 “ L e a d I n d u c e d M i c r o s t r a i n i n S y n t h e s i s a n d M a n i p u l a t i o n o f P o r o u s P y r o c h l o r e f o r B o o s t i n g O x y g e n E v o l u t i o n R e a c t i o n ” 的 研 究 論 文 ， 該 論 文 提 出 了 一 種 通 過 引 入 局 部 微 應 力 促 進 燒 綠 石 成 相 的 快 速 相 轉 變 策 略 ， 在 低 溫 和 短 時 間 熱 處 理 下 得 到 了 具 有 良 好 結 晶 性 的 Y 1 . 6 P b 0 . 4 R u 2 O 7 δ 電 催 化 劑 ， 同 時 該 策 略 對 于 其 他 燒 綠 石 材 料 具 有 適 用 性 。 
 近 年 來 ， 釕 酸 釔 燒 綠 石 材 料 由 于 具 有 良 好 的 催 化 活 性 在 氧 析 出 催 化 劑 方 面 引 起 廣 泛 關 注 ， 然 而 ， 合 成 階 段 涉 及 的 有 序 相 變 過 程 需 要 長 時 間 高 溫 熱 處 理 （ 約 1 1 0 0 攝 氏 度 ， 大 于 1 2 小 時 ） ， 從 而 阻 礙 了 其 幾 何 構 型 和 組 成 成 分 的 設 計 。 
 基 于 此 ， 該 論 文 提 出 采 用 鉛 元 素 取 代 釕 酸 釔 中 A 位 釔 ， 鉛 元 素 產 生 的 局 部 微 應 力 提 供 了 表 面 壓 力 ， 降 低 相 變 阻 力 ， 從 而 大 幅 降 低 了 熱 處 理 條 件 ， 在 較 低 熱 處 理 溫 度 （ 6 0 0 攝 氏 度 ） 和 較 短 的 時 間 （ 6 小 時 ） 下 制 備 出 了 具 有 良 好 燒 綠 石 結 構 和 豐 富 孔 隙 結 構 的 Y 1 . 實 驗 室 王 峰 、 牛 津 教 授 團 隊 在 《 A d v a n c e d S c i e n c e 》 上 發 表 研 究 論 文 近 日 ， 北 京 化 工 大 學 材 料 科 學 與 工 程 學 院 王 峰 、 牛 津 教 授 團 隊 在 ? A d v a n c e d S c i e n c e ? 上 發 表 了 題 為 “ R e g u l a t i n g s o d i u m d e p o s i t i o n b e h a v i o r b y a t r i p l e g r a d i e n t f r a m e w o r k f o r h i g h p e r f o r m a n c e s o d i u m m e t a l b a t t e r i e s ” 的 研 究 論 文 。 
 該 論 文 提 出 了 一 種 多 重 梯 度 三 維 框 架 的 設 計 思 路 ， 通 過 分 層 靜 電 紡 絲 實 現 了 自 支 撐 框 架 結 構 G r a G C M o S e 2 親 鈉 位 點 、 孔 體 積 和 電 導 率 的 縱 向 梯 度 變 化 ， 將 其 作 為 鈉 金 屬 負 極 改 性 基 體 有 效 地 抑 制 了 枝 晶 生 長 問 題 。 
 原 位 和 非 原 位 測 試 及 理 論 計 算 顯 示 ， M o S e 2 及 其 衍 生 物 以 及 S e 雜 原 子 的 梯 度 分 布 可 調 整 親 鈉 性 ， 而 多 孔 納 米 結 構 的 梯 度 分 布 可 均 勻 N a + 擴 散 。 
 因 此 ， N a 會 從 G r a G C M o S e 2 框 架 的 底 部 向 頂 部 沉 積 ， 有 效 抑 制 了 頂 部 枝 晶 生 長 問 題 ， 大 幅 降 低 了 枝 晶 刺 穿 隔 膜 的 風 險 。 
 此 外 ， 電 導 率 梯 度 也 可 抑 制 剝 離 過 程 中 產 生 死 鈉 的 問 題 。 
 因 此 ， G r a G C M o S e 2 組 裝 的 半 電 池 在 0 . 5 m A c m 2 電 流 密 度 下 可 以 實 現 超 過 8 0 0 圈 的 穩 定 循 環 ， 平 均 庫 侖 效 率 高 達 9 9 . 8 % 。 
 同 時 組 裝 成 為 的 對 稱 電 池 可 材 料 學 院 王 峰 教 授 、 牛 津 教 授 團 隊 在 《 A d v a n c e d F u n c t i o n a l M a t e r i a l s 》 發 表 研 究 論 文 近 日 ， 北 京 化 工 大 學 王 峰 教 授 、 牛 津 副 教 授 團 隊 在 國 際 知 名 期 刊 A d v a n c e d F u n c t i o n a l M a t e r i a l s 上 發 表 題 為 “ A n u l t r a t h i n s o l i d e l e c t r o l y t e f o r h i g h e n e r g y l i t h i u m m e t a l b a t t e r i e s ” 的 研 究 工 作 。 
 該 工 作 利 用 乙 二 胺 四 乙 酸 （ E D T A ） 的 強 電 子 效 應 誘 導 聚 偏 氟 乙 烯 六 氟 丙 烯 （ P V D F H F P ） 發 生 構 象 轉 變 ， 并 通 過 細 晶 強 化 機 制 提 高 了 聚 合 物 電 解 質 的 機 械 強 度 ， 所 制 備 的 超 薄 高 強 度 固 態 電 解 質 具 有 寬 的 電 壓 窗 口 和 良 好 的 阻 熱 阻 燃 性 能 ， 基 于 固 態 電 解 質 組 裝 的 軟 包 電 池 展 現 出 超 高 的 能 量 密 度 。 
 固 態 電 解 質 （ S S E ） 有 助 于 實 現 鋰 金 屬 電 池 （ L M B ） 的 高 比 能 和 高 安 全 性 ， 但 由 于 機 械 性 能 較 差 ， L M B 所 采 用 的 固 態 電 解 質 的 厚 度 普 遍 1 0 0 μ m ， 限 制 了 能 量 密 度 的 進 一 步 提 升 。 
 本 工 作 提 出 了 一 種 具 有 高 楊 氏 模 量 （ 1 0 . 6 G P a ） 的 超 薄 （ 5 μ m ） 聚 合 物 S S E ， 其 由 P V D F H F P 基 體 和 E D T A 添 加 劑 組 成 。 
 E D T A 具 有 給 電 子 特 性 ， 可 誘 導 P V D F H F P 發 生 構 象 轉 變 ， 并 通 過 細 晶 強 化 機 制 提 高 電 解 質 的 機 械 強 度 。 
 理 論 計 算 和 實 驗 結 果 表 明 順 式 構 象 的 P V D F H F P 縮 短 實 驗 室 王 峰 教 授 、 牛 津 教 授 團 隊 在 《 J o u r n a l o f t h e A m e r i c a n C h e m i c a l S o c i e t y 》 發 表 研 究 論 文 近 日 ， 北 京 化 工 大 學 王 峰 教 授 、 牛 津 教 授 團 隊 在 國 際 知 名 期 刊 J o u r n a l o f t h e A m e r i c a n C h e m i c a l S o c i e t y 上 發 表 題 為 “ L i t h i u m s u p e r i o n i c c o n d u c t i v e n a n o f i b e r r e i n f o r c i n g h i g h p e r f o r m a n c e p o l y m e r e l e c t r o l y t e s f o r s o l i d s t a t e b a t t e r i e s ” 的 研 究 工 作 。 
 該 工 作 利 用 羥 基 磷 灰 石 的 強 離 子 交 換 作 用 制 備 了 一 種 具 有 超 長 納 米 纖 維 結 構 的 新 型 鋰 離 子 導 體 材 料 ， 并 將 其 直 接 用 作 聚 合 物 基 固 態 電 解 質 的 活 性 填 料 ， 制 備 的 聚 合 物 基 固 態 電 解 質 同 時 具 有 高 離 子 電 導 率 、 高 機 械 強 度 、 寬 電 壓 窗 口 、 高 離 子 遷 移 數 、 高 安 全 性 等 優 點 。 
 復 合 固 態 電 解 質 （ C S E s ） 被 認 為 是 高 能 鋰 金 屬 電 池 中 極 具 發 展 潛 力 的 離 子 導 體 ， 但 離 子 電 導 率 低 、 機 械 強 度 低 、 熱 穩 定 性 差 、 電 壓 窗 口 窄 等 缺 點 限 制 了 其 實 際 應 用 。 
 本 工 作 制 備 了 一 種 具 有 超 長 納 米 纖 維 結 構 和 超 高 室 溫 離 子 電 導 率 （ 1 2 . 6 m S c m 1 ） 的 新 型 鋰 離 子 導 體 材 料 （ L i H A F ） 。 
 將 其 作 為 活 性 填 料 直 接 與 聚 氧 化 乙 烯 （ P E O ） 基 質 復 合 時 ， 得 到 的 復 合 固 態 電 解 質 （ L i H A F C S E ） 具 有 高 實 驗 室 王 峰 教 授 、 牛 津 教 授 團 隊 在 《 S m a l l 》 發 表 研 究 論 文 近 日 ， 北 京 化 工 大 學 材 料 科 學 與 工 程 學 院 王 峰 教 授 、 牛 津 教 授 團 隊 在 國 際 知 名 期 刊 S m a l l 上 發 表 題 為 “ T r a n s f o r m i n g U n d e s i r e d C o r r o s i o n P r o d u c t s i n t o a N a n o f l a k e A r r a y F u n c t i o n a l l a y e r : A G e l a t i n A s s i s t a n t M o d i f i c a t i o n S t r a t e g y f o r H i g h P e r f o r m a n c e Z n B a t t e r y A n o d e s ” 的 研 究 工 作 。 
 該 工 作 利 用 明 膠 抗 腐 蝕 的 特 性 ， 通 過 低 溫 熱 解 在 鋅 負 極 上 建 立 了 功 能 層 。 
 詳 細 揭 示 了 功 能 層 對 鋅 負 極 的 改 性 機 理 。 
 改 性 后 的 鋅 負 極 在 半 電 池 和 全 電 池 中 均 表 現 出 優 異 的 性 能 ， 為 這 一 前 景 廣 闊 的 策 略 展 示 了 良 好 的 應 用 前 景 。 
 Z n 負 極 在 Z n S O 4 電 解 液 中 會 生 成 結 構 疏 松 的 腐 蝕 產 物 Z n 4 S O 4 ( O H ) 6 x H 2 O ， 不 僅 不 能 抑 制 持 續 的 副 反 應 ， 反 而 會 增 加 電 極 極 化 并 誘 發 枝 晶 生 長 ， 阻 礙 鋅 金 屬 電 池 的 實 際 應 用 。 
 在 這 項 工 作 中 ， 我 們 采 用 明 膠 輔 助 腐 蝕 和 低 溫 熱 解 方 法 在 鋅 負 極 上 構 建 了 功 能 層 。 
 在 明 膠 的 輔 助 下 ， 腐 蝕 產 物 被 轉 化 為 均 勻 的 納 米 片 陣 列 ， 主 要 成 分 為 明 膠 衍 生 碳 包 覆 的 Z n O （ Z n @ Z n O @ G C ） 。 
 一 系 列 原 位 / 原 位 測 材 料 學 院 王 峰 教 授 、 牛 津 教 授 團 隊 在 《 A d v a n c e d S c i e n c e 》 發 表 研 究 論 文 近 日 ， 北 京 化 工 大 學 王 峰 教 授 團 隊 在 國 際 知 名 期 刊 A d v a n c e d S c i e n c e 上 發 表 題 為 “ I n s i g h t i n t o S u l f u r ‐ C o n t a i n i n g Z w i t t e r ‐ M o l e c u l e B o o s t i n g Z n A n o d e : f r o m E l e c t r o l y t e s t o E l e c t r o d e s ” 的 研 究 工 作 。 
 該 工 作 采 用 一 種 含 硫 的 兩 性 分 子 （ 甲 硫 氨 酸 ， M e t ） 作 為 添 加 劑 ， 有 效 改 性 常 用 的 硫 酸 鋅 電 解 質 ， 表 現 出 優 秀 的 電 化 學 性 能 。 
 據 報 道 ， 許 多 有 機 電 解 質 添 加 劑 可 改 善 水 系 鋅 金 屬 電 池 中 鋅 負 極 的 性 能 。 
 然 而 ， 考 慮 到 充 放 電 過 程 中 電 解 質 和 電 極 所 處 的 不 同 環 境 ， 其 改 性 機 制 有 待 進 一 步 揭 示 。 
 在 這 項 工 作 中 ， 我 們 使 用 了 M e t 作 為 水 系 鋅 金 屬 電 池 的 電 解 質 添 加 劑 。 
 詳 細 的 實 驗 分 析 和 理 論 計 算 結 果 揭 示 了 M e t 從 電 解 質 1 5 7 0 1 6 5 8 7 6 0 到 電 極 所 發 揮 的 不 同 作 用 （ 右 圖 ） 。 
 在 含 M e t 的 硫 酸 鋅 電 解 質 （ M e t Z S O ） 中 ， M e t 不 僅 能 通 過 羧 基 （ ─ C O O H ） 降 低 鋅 離 子 溶 劑 化 結 構 中 H 2 O 分 子 的 配 位 數 ， 還 能 通 過 氨 基 （ ─ N H 2 ） 和 硫 醚 鍵 （ C ─ S ─ C ） 促 進 脫 溶 過 程 ， 從 而 增 強 Z n 2 + 的 傳 輸 并 抑 制 H E R 。 
 在 鋅 負 極 上 ， 電 化 學 氧 化 后 M e t 中 的 亞 砜 或 砜 （ C ─ S O x ─ C ） 鍵 學 術 報 告 M O R E > > 1 8 A p r 清 華 大 學 化 學 系 王 訓 教 授 學 術 報 告 成 功 舉 辦 1 7 A p r 新 加 坡 南 洋 理 工 大 學 X i a o d o n g C h e n 教 授 學 術 報 告 成 功 舉 辦 1 9 M a r 中 國 科 學 院 理 化 技 術 研 究 所 張 鐵 銳 研 究 員 學 術 報 告 成 功 舉 辦 0 8 M a r 美 國 佐 治 亞 大 學 化 Y a j u n Y a n 教 授 學 術 報 告 成 果 舉 辦 1 7 O c t 匈 牙 利 布 達 佩 斯 維 格 納 物 理 研 究 中 心 名 譽 研 究 員 I m r e B A K O N Y I 教 授 學 術 報 告 成 果 舉 辦 實 驗 室 新 聞 M O R E > > 第 一 屆 京 津 電 化 學 能 源 存 儲 與 轉 化 青 年 學 者 學 術 沙 龍 成 功 舉 辦 2 0 2 4 0 5 3 1 歡 迎 加 入 材 料 電 化 學 過 程 與 技 術 北 京 市 重 點 實 驗 室 2 0 2 2 0 9 1 6 材 料 電 化 學 過 程 與 技 術 北 京 市 重 點 實 驗 室 第 二 屆 學 術 委 員 會 第 二 次 會 議 順 利 召 開 2 0 1 8 1 1 0 6 材 料 電 化 學 過 程 與 技 術 北 京 市 重 點 實 驗 室 師 生 參 加 第 十 九 次 全 國 電 化 學 大 會 2 0 1 7 1 2 0 6 友 情 鏈 接 ： 北 京 市 科 學 技 術 委 員 會 北 京 化 工 大 學 北 京 化 工 大 學 材 料 科 學 與 工 程 學 院 版 權 所 有 ： 材 料 電 化 學 過 程 與 技 術 北 京 市 重 點 實 驗 室 | 郵 編 ： 1 0 0 0 2 9 | 地 址 ： 北 京 市 朝 陽 區 北 三 環 東 路 1 5 號

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