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張進濤教授課題組在《先進材料》發表高性能鋰-碘電池研究新進展

發布日期:2019年07月02日 18:54 點擊次數:

[本站訊]近日,化學與化工學院張進濤教授課題組在Wiley出版社主辦的重要國際期刊《先進材料》(Advanced Materials)上,以“A 3D and Stable Lithium Anode for High-Performance Lithium–Iodine Batteries”(DOI: 10.1002/adma.201902399)為題,在線發表了關于碳材料構建鋰金屬負極和鋰碘電池的最新研究進展。2016級碩士研究生李康與北京化工大學胡自玉教授為共同第一作者,張進濤教授為通訊作者。

鋰金屬由于其具有高達3860 mAh g-1的理論容量和低至-3.04 V的陽極電勢,非常適合用作電極材料,然而鋰金屬電極在電池循環過程中極易生成鋰枝晶,引發安全問題。上述因素阻礙了鋰金屬電極在鋰-硫,鋰-碘等電池中的應用。張進濤教授課題組合成了氮磷共摻雜的碳布用作負載鋰的骨架材料,通過實驗觀測和理論計算的手段發現,氮磷共摻雜可以有效提高鋰原子與碳之間的結合能,提高了碳布的親鋰性,使得熔融鋰可以均勻負載至碳布上。得到的復合鋰金屬電極可以有效抑制鋰枝晶的生長,延長了電極壽命。當這種復合電極用于鋰-碘電池負極時,極大地提升了鋰-碘電池的循環穩定性和倍率性能。這一研究成果為設計構建高性能鋰金屬電池提供了新的思路。

近年來,張進濤教授課題組圍繞碳材料在鋰-碘電池中的應用開展了系統研究工作。2017年在Nature Communications上發表的成果(DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-017-00649-7)研究了雜原子摻雜對于多孔碳吸附碘以及鋰-碘電池氧化還原反應的催化作用;2019年在Nano Research上發表的工作(DOI:https://doi.org/10.1007/s12274-018-2251)則揭示了碳材料電容效應對于提高鋰-碘電池倍率性能的影響。本文中的工作通過碳材料摻雜改性提高鋰金屬負極穩定性,進一步提升了鋰-碘電池電化學性能。

該項工作得到了國家自然基金委,山東省泰山學者等項目的資助。

論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201902399


【供稿單位:化學院    作者:李康             編輯:新聞中心總編室    責任編輯:李天一 張丹丹  】

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