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高分子学院王存国博士团队在锂离子电池和钠离子电池方面取得研究进展

近日,青科大高分子学院山东省潍坊市高层次创新创业人才王存国博士(第一作者)指导硕士研究生宋和伟(第二作者)与中科院苏州纳米所刘立伟、李奇两位研究员课题组联合研发,在大容量锂/硫电池方面取得新进展,提高了硫基复合电极材料的电导率,抑制了电池充放电过程中的穿梭效应及体积膨胀等现象,团队相关工作在英国皇家化学会(RSC)著名期刊《Journal of Materials Chemistry A》(2020, 8, 3421-3430,IF=10.73,中科院1区,Doi: : 10.1039/c9ta11680j),以Iron single-atom catalyst anchored on nitrogen-rich MOF-derived carbon nanocage to accelerate polysulfide redox conversion for lithium sulfur batteries为题发表。(青岛科技大学为第一合作单位。)

Figure 1 Schematic illustration showing the adsorption and conversion of LiPSs on FeSA-CN and the CN host.

文中采用作者2005年开始研发的核-壳结构复合电极材料构思设计(林琳,青岛科技大学硕士论文,2008),利用富含N原子掺杂的碳导电骨架来装载Fe原子催化剂,制备了FeSA-CN/S复合电极材料。组装的锂/硫电池在0.2C倍率下放电比容量达1120mAh/g以上;在4C高倍率下放电,比容量达600 mAh/g以上,展示出很好的高倍率放电性能。经过500次充放电循环,每次容量衰减率仅为0.06%,呈现良好的循环性能,因而锂/硫电池的穿梭效应被明显抑制。

此外,王存国博士(第一作者)指导硕士研究生褚荣荣同学(第二作者),与上述中科院纳米所合作,研发出新型钠离子全塑电池,以Tailored polyimide as positive electrode and polyimide-derived carbon as negative electrode for sodium ion full batteries为题,发表在英国皇家化学会(RSC)著名期刊《Nanoscale》(2020, 12, 4729-4735,IF=7.17,DOI: 10.1039/c9nr09237d,中科院1区,青岛科技大学为第一合作单位)

文中采用1、4、5、8-萘四甲酸二酐(NTCDA)为原材料,以聚酰亚胺(PI-2)为正极,以预先嵌入钠离子的碳化聚酰亚胺(CPI)为负极,设计和开发了一种新型全塑钠离子电池,钠离子全电池在电流密度为100 mA/ g放电时,初始容量达157 mAh/ g,其平均电压约为1.47 V,能量密度达254 Wh/ kg, 而且功率密度达614 W/kg,降低了有机物电极材料存在溶解性等缺点,为钠离子全电池在实际中得到应用提供了可行性。


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