【8th.Apr.】基于天然高分子的儲能材料及器件
日期：2018-04-08
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題目：基于天然高分子的儲能材料及器件
演講人：謝佳，華中科技大學教授/博導，中組部“青年千人計劃”，青年973計劃首席
時間：4月8日（星期日）下午2點
地點：化學樓A-518會議室
邀請人：王久林 研究員
報告簡介：天然高分子（纖維素、甲殼素等）大量存在于自然界，具有來源豐富、價格低廉的特點，被廣泛應用于低成本大規(guī)模儲能領域。其中最為廣泛的是天然高分子熱解碳，其作為鋰/鈉/鉀離子電池負極材料，具有較高的比容量及較好的循環(huán)壽命，是最常見的負極材料之一。[1-3]雖然天然高分子基硬碳材料受到廣泛的研究，且對其性能的優(yōu)化也取得較大的進展，然而，對硬碳材料中孔結構、摻雜結構與電化學及行為之間的構效關系的研究仍有所欠缺，仍需進一步更加深入地研究。基于此，我們對硬碳材料孔結構（特別是彎曲度）及其摻雜結構對其電化學性能及行為的影響進行系統(tǒng)而深入地研究。我們首先通過對具有垂直孔結構的木材進行高溫碳化得到具有多孔、低孔彎曲度、高導電的木碳。[4]以二氧化碳活化的木碳作為負極，二氧化錳電沉積于木碳作為正極，原始木頭薄膜作為隔膜，構筑一種全木頭結構的超級電容器。得益于其獨特的全木頭結構，該電容器獲得高的活性物質載量，高的比電容及長的循環(huán)壽命。另外，我們以木碳作為三維多孔結構集流體，以磷酸鐵鋰正極材料進行填充，可以獲得超高載量、低彎曲度、高面積比容量的厚電極。[5]對摻雜結構-電化學性能及行為構效關系方面的研究，我們通過可控構筑氮/硫共摻雜碳微球，系統(tǒng)研究了摻雜結構對碳材料導電性、鈉離子吸附力以及儲能性能和行為的影響，進而獲得它們之間的構效關系，指導碳基電極材料的結構設計與優(yōu)化，同時加深對碳基材料電化學行為的理解。[6]
參考文獻:
[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.
報告人簡介：
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謝佳,華中科技大學教授、博士生導師，中組部 “青年千人計劃”引進人才，國家重點基礎研究計劃（青年973計劃）項目“高比能二次鋰硫電池界面問題基礎研究”首席科學家。2002年于北京大學化學與分子工程學院獲學士學位，2008年于斯坦福大學化學系獲博士學位； 2008-2012年美國陶氏化學任資深研究員；2012年初回國，擔任合肥國軒高科動力能源股份公司研究院院長，從事動力鋰離子電池研發(fā)及產業(yè)化工作；2015年擔任華中科技大學教授。在Advanced Energy Material, EES，JACS 等核心頂級期刊論文 30余篇；已獲專利授權 34 項，其中發(fā)明專利19項（含美國發(fā)明專利 5 項）實用新型專利授權15項。主要研究方向為新型電化學儲能材料與器件，及其在電動汽車和規(guī)?；瘍δ苤械膽谩?/span>
