材料电化学过程与技术北京市重点实验室

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 材 料 电 化 学 过 程 与 技 术 北 京 市 重 点 实 验 室 首 页 实 验 室 概 况 实 验 室 简 介 发 展 历 程 学 术 委 员 会 实 验 室 主 任 简 介 研 究 方 向 人 员 组 成 组 织 结 构 仪 器 设 备 分 析 测 试 仪 器 预 约 学 术 动 态 学 术 报 告 实 验 室 新 闻 实 验 室 公 告 学 术 成 果 标 志 性 成 果 论 文 专 著 专 利 人 才 培 养 导 师 及 其 研 究 方 向 研 究 生 名 单 开 放 交 流 交 流 人 员 学 术 会 议 创 新 平 台 实 验 室 活 动 研 究 成 果 M O R E > > 实 验 室 王 峰 教 授 、 张 正 平 教 授 团 队 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 发 表 学 术 论 文 北 京 化 工 大 学 材 料 科 学 与 工 程 学 院 王 峰 教 授 、 张 正 平 教 授 团 队 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 发 表 了 题 为 “ 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 论 文 ， 该 论 文 提 出 了 一 种 通 过 引 入 局 部 微 应 力 促 进 烧 绿 石 成 相 的 快 速 相 转 变 策 略 ， 在 低 温 和 短 时 间 热 处 理 下 得 到 了 具 有 良 好 结 晶 性 的 Y 1 . 6 P b 0 . 4 R u 2 O 7 δ 电 催 化 剂 ， 同 时 该 策 略 对 于 其 他 烧 绿 石 材 料 具 有 适 用 性 。 近 年 来 ， 钌 酸 钇 烧 绿 石 材 料 由 于 具 有 良 好 的 催 化 活 性 在 氧 析 出 催 化 剂 方 面 引 起 广 泛 关 注 ， 然 而 ， 合 成 阶 段 涉 及 的 有 序 相 变 过 程 需 要 长 时 间 高 温 热 处 理 （ 约 1 1 0 0 摄 氏 度 ， 大 于 1 2 小 时 ） ， 从 而 阻 碍 了 其 几 何 构 型 和 组 成 成 分 的 设 计 。 基 于 此 ， 该 论 文 提 出 采 用 铅 元 素 取 代 钌 酸 钇 中 A 位 钇 ， 铅 元 素 产 生 的 局 部 微 应 力 提 供 了 表 面 压 力 ， 降 低 相 变 阻 力 ， 从 而 大 幅 降 低 了 热 处 理 条 件 ， 在 较 低 热 处 理 温 度 （ 6 0 0 摄 氏 度 ） 和 较 短 的 时 间 （ 6 小 时 ） 下 制 备 出 了 具 有 良 好 烧 绿 石 结 构 和 丰 富 孔 隙 结 构 的 Y 1 . 实 验 室 王 峰 、 牛 津 教 授 团 队 在 《 A d v a n c e d S c i e n c e 》 上 发 表 研 究 论 文 近 日 ， 北 京 化 工 大 学 材 料 科 学 与 工 程 学 院 王 峰 、 牛 津 教 授 团 队 在 « A d v a n c e d S c i e n c e » 上 发 表 了 题 为 “ 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 论 文 。 该 论 文 提 出 了 一 种 多 重 梯 度 三 维 框 架 的 设 计 思 路 ， 通 过 分 层 静 电 纺 丝 实 现 了 自 支 撑 框 架 结 构 G r a G C M o S e 2 亲 钠 位 点 、 孔 体 积 和 电 导 率 的 纵 向 梯 度 变 化 ， 将 其 作 为 钠 金 属 负 极 改 性 基 体 有 效 地 抑 制 了 枝 晶 生 长 问 题 。 原 位 和 非 原 位 测 试 及 理 论 计 算 显 示 ， M o S e 2 及 其 衍 生 物 以 及 S e 杂 原 子 的 梯 度 分 布 可 调 整 亲 钠 性 ， 而 多 孔 纳 米 结 构 的 梯 度 分 布 可 均 匀 N a + 扩 散 。 因 此 ， N a 会 从 G r a G C M o S e 2 框 架 的 底 部 向 顶 部 沉 积 ， 有 效 抑 制 了 顶 部 枝 晶 生 长 问 题 ， 大 幅 降 低 了 枝 晶 刺 穿 隔 膜 的 风 险 。 此 外 ， 电 导 率 梯 度 也 可 抑 制 剥 离 过 程 中 产 生 死 钠 的 问 题 。 因 此 ， G r a G C M o S e 2 组 装 的 半 电 池 在 0 . 5 m A c m 2 电 流 密 度 下 可 以 实 现 超 过 8 0 0 圈 的 稳 定 循 环 ， 平 均 库 仑 效 率 高 达 9 9 . 8 % 。 同 时 组 装 成 为 的 对 称 电 池 可 材 料 学 院 王 峰 教 授 、 牛 津 教 授 团 队 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 》 发 表 研 究 论 文 近 日 ， 北 京 化 工 大 学 王 峰 教 授 、 牛 津 副 教 授 团 队 在 国 际 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 发 表 题 为 “ 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 。 该 工 作 利 用 乙 二 胺 四 乙 酸 （ E D T A ） 的 强 电 子 效 应 诱 导 聚 偏 氟 乙 烯 六 氟 丙 烯 （ P V D F H F P ） 发 生 构 象 转 变 ， 并 通 过 细 晶 强 化 机 制 提 高 了 聚 合 物 电 解 质 的 机 械 强 度 ， 所 制 备 的 超 薄 高 强 度 固 态 电 解 质 具 有 宽 的 电 压 窗 口 和 良 好 的 阻 热 阻 燃 性 能 ， 基 于 固 态 电 解 质 组 装 的 软 包 电 池 展 现 出 超 高 的 能 量 密 度 。 固 态 电 解 质 （ S S E ） 有 助 于 实 现 锂 金 属 电 池 （ L M B ） 的 高 比 能 和 高 安 全 性 ， 但 由 于 机 械 性 能 较 差 ， L M B 所 采 用 的 固 态 电 解 质 的 厚 度 普 遍 1 0 0 μ m ， 限 制 了 能 量 密 度 的 进 一 步 提 升 。 本 工 作 提 出 了 一 种 具 有 高 杨 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 体 和 E D T A 添 加 剂 组 成 。 E D T A 具 有 给 电 子 特 性 ， 可 诱 导 P V D F H F P 发 生 构 象 转 变 ， 并 通 过 细 晶 强 化 机 制 提 高 电 解 质 的 机 械 强 度 。 理 论 计 算 和 实 验 结 果 表 明 顺 式 构 象 的 P V D F H F P 缩 短 实 验 室 王 峰 教 授 、 牛 津 教 授 团 队 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 》 发 表 研 究 论 文 近 日 ， 北 京 化 工 大 学 王 峰 教 授 、 牛 津 教 授 团 队 在 国 际 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 发 表 题 为 “ 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 。 该 工 作 利 用 羟 基 磷 灰 石 的 强 离 子 交 换 作 用 制 备 了 一 种 具 有 超 长 纳 米 纤 维 结 构 的 新 型 锂 离 子 导 体 材 料 ， 并 将 其 直 接 用 作 聚 合 物 基 固 态 电 解 质 的 活 性 填 料 ， 制 备 的 聚 合 物 基 固 态 电 解 质 同 时 具 有 高 离 子 电 导 率 、 高 机 械 强 度 、 宽 电 压 窗 口 、 高 离 子 迁 移 数 、 高 安 全 性 等 优 点 。 复 合 固 态 电 解 质 （ C S E s ） 被 认 为 是 高 能 锂 金 属 电 池 中 极 具 发 展 潜 力 的 离 子 导 体 ， 但 离 子 电 导 率 低 、 机 械 强 度 低 、 热 稳 定 性 差 、 电 压 窗 口 窄 等 缺 点 限 制 了 其 实 际 应 用 。 本 工 作 制 备 了 一 种 具 有 超 长 纳 米 纤 维 结 构 和 超 高 室 温 离 子 电 导 率 （ 1 2 . 6 m S c m 1 ） 的 新 型 锂 离 子 导 体 材 料 （ L i H A F ） 。 将 其 作 为 活 性 填 料 直 接 与 聚 氧 化 乙 烯 （ P E O ） 基 质 复 合 时 ， 得 到 的 复 合 固 态 电 解 质 （ L i H A F C S E ） 具 有 高 实 验 室 王 峰 教 授 、 牛 津 教 授 团 队 在 《 S m a l l 》 发 表 研 究 论 文 近 日 ， 北 京 化 工 大 学 材 料 科 学 与 工 程 学 院 王 峰 教 授 、 牛 津 教 授 团 队 在 国 际 知 名 期 刊 S m a l l 上 发 表 题 为 “ 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 。 该 工 作 利 用 明 胶 抗 腐 蚀 的 特 性 ， 通 过 低 温 热 解 在 锌 负 极 上 建 立 了 功 能 层 。 详 细 揭 示 了 功 能 层 对 锌 负 极 的 改 性 机 理 。 改 性 后 的 锌 负 极 在 半 电 池 和 全 电 池 中 均 表 现 出 优 异 的 性 能 ， 为 这 一 前 景 广 阔 的 策 略 展 示 了 良 好 的 应 用 前 景 。 Z n 负 极 在 Z n S O 4 电 解 液 中 会 生 成 结 构 疏 松 的 腐 蚀 产 物 Z n 4 S O 4 ( O H ) 6 x H 2 O ， 不 仅 不 能 抑 制 持 续 的 副 反 应 ， 反 而 会 增 加 电 极 极 化 并 诱 发 枝 晶 生 长 ， 阻 碍 锌 金 属 电 池 的 实 际 应 用 。 在 这 项 工 作 中 ， 我 们 采 用 明 胶 辅 助 腐 蚀 和 低 温 热 解 方 法 在 锌 负 极 上 构 建 了 功 能 层 。 在 明 胶 的 辅 助 下 ， 腐 蚀 产 物 被 转 化 为 均 匀 的 纳 米 片 阵 列 ， 主 要 成 分 为 明 胶 衍 生 碳 包 覆 的 Z n O （ Z n @ Z n O @ G C ） 。 一 系 列 原 位 / 原 位 测 材 料 学 院 王 峰 教 授 、 牛 津 教 授 团 队 在 《 A d v a n c e d S c i e n c e 》 发 表 研 究 论 文 近 日 ， 北 京 化 工 大 学 王 峰 教 授 团 队 在 国 际 知 名 期 刊 A d v a n c e d S c i e n c e 上 发 表 题 为 “ 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 。 该 工 作 采 用 一 种 含 硫 的 两 性 分 子 （ 甲 硫 氨 酸 ， M e t ） 作 为 添 加 剂 ， 有 效 改 性 常 用 的 硫 酸 锌 电 解 质 ， 表 现 出 优 秀 的 电 化 学 性 能 。 据 报 道 ， 许 多 有 机 电 解 质 添 加 剂 可 改 善 水 系 锌 金 属 电 池 中 锌 负 极 的 性 能 。 然 而 ， 考 虑 到 充 放 电 过 程 中 电 解 质 和 电 极 所 处 的 不 同 环 境 ， 其 改 性 机 制 有 待 进 一 步 揭 示 。 在 这 项 工 作 中 ， 我 们 使 用 了 M e t 作 为 水 系 锌 金 属 电 池 的 电 解 质 添 加 剂 。 详 细 的 实 验 分 析 和 理 论 计 算 结 果 揭 示 了 M e t 从 电 解 质 1 5 7 0 1 6 5 8 7 6 0 到 电 极 所 发 挥 的 不 同 作 用 （ 右 图 ） 。 在 含 M e t 的 硫 酸 锌 电 解 质 （ M e t Z S O ） 中 ， M e t 不 仅 能 通 过 羧 基 （ ─ C O O H ） 降 低 锌 离 子 溶 剂 化 结 构 中 H 2 O 分 子 的 配 位 数 ， 还 能 通 过 氨 基 （ ─ N H 2 ） 和 硫 醚 键 （ C ─ S ─ C ） 促 进 脱 溶 过 程 ， 从 而 增 强 Z n 2 + 的 传 输 并 抑 制 H E R 。 在 锌 负 极 上 ， 电 化 学 氧 化 后 M e t 中 的 亚 砜 或 砜 （ C ─ S O x ─ C ） 键 学 术 报 告 M O R E > > 3 1 M a y 天 津 大 学 杨 全 红 教 授 学 术 报 告 成 功 举 办 3 1 M a y 中 科 院 物 理 研 究 所 胡 勇 胜 教 授 学 术 报 告 成 功 举 办 3 1 M a y 泰 国 先 皇 理 工 大 学 W i n a d d a W o n g w i r i y a p a n 教 授 学 术 报 告 成 功 举 办 1 3 M a r 北 京 航 空 航 天 大 学 郭 林 教 授 学 术 报 告 成 功 举 办 1 0 D e c 广 东 工 业 大 学 黄 少 铭 教 授 学 术 报 告 会 成 功 举 办 实 验 室 新 闻 M O R E > > 第 一 届 京 津 电 化 学 能 源 存 储 与 转 化 青 年 学 者 学 术 沙 龙 成 功 举 办 2 0 2 4 0 5 3 1 欢 迎 加 入 材 料 电 化 学 过 程 与 技 术 北 京 市 重 点 实 验 室 2 0 2 2 0 9 1 6 材 料 电 化 学 过 程 与 技 术 北 京 市 重 点 实 验 室 第 二 届 学 术 委 员 会 第 二 次 会 议 顺 利 召 开 2 0 1 8 1 1 0 6 材 料 电 化 学 过 程 与 技 术 北 京 市 重 点 实 验 室 师 生 参 加 第 十 九 次 全 国 电 化 学 大 会 2 0 1 7 1 2 0 6 友 情 链 接 ： 北 京 市 科 学 技 术 委 员 会 北 京 化 工 大 学 北 京 化 工 大 学 材 料 科 学 与 工 程 学 院 版 权 所 有 ： 材 料 电 化 学 过 程 与 技 术 北 京 市 重 点 实 验 室 | 邮 编 ： 1 0 0 0 2 9 | 地 址 ： 北 京 市 朝 阳 区 北 三 环 东 路 1 5 号

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