上海市电力材料防护与新材料重点实验室在能源材料研究方面取得新进展

上海市电力材料防护与新材料重点实验室闵宇霖教授在锂离子电池负极材料研究方面取得重要进展，研究成果在Advanced Functional Materials (SCI一区，影响因子为12.124，DOI: 10.1002/adfm.201704440)以“Baby Diaper-Inspired Construction of Three-Dimensional Porous Composites for Long-Term Lithium-Ion Batteries”为题在线报道了这一最新研究成果。论文第一作者为闵宇霖教授指导的2015级材料化学工程专业硕士研究生卫欢欢,该同学日前已被南开大学录取为2018级博士研究生。

金属氧化物具有较高的理论容量，但是在锂离子电池充放电循环过程中具有低电导和体积膨胀等问题，导致了其较差的电化学性能。为了提高金属氧化物的电化学性能，提出的改性策略也是为了改善其在循环过程的衰减问题。因此，设计良好的碳质材料是一种有效的策略改善金属氧化物电导、膨胀问题。本工作通过设计制备了以尿不湿超吸水颗粒中的高分子聚合物衍生碳基质负载纳米金属氧化物颗粒作为高性能锂离子电池负极材料，并研究了其充放电下的各个电化学性能以及反应机理。电化学测试结果表明，在电流密度为100 mA/g时，该电极材料循环200圈以后容量仍然可达到1075 mAh/g，远高于传统石墨电极。采用这种聚丙烯酸钠功能高分子吸收不同浓度金属盐溶液，通过不同浓度镍盐拓宽了碳层间距的同时，三维衍生碳材料能够更好的解决了金属氧化物低电导和体积膨胀等问题，同时复合材料中含有微量的金属镍均一的嵌入氧化镍-碳基体中，形成电子传输的高速通道，伴随着电子传导的加快，复合材料的电化学活性和倍率性能得到显著提高。整个三维框架结构不仅能防止大电流下和长循环下的体相坍塌，缩短锂离子扩散距离，而且衍生的碳基质提供了许多活性位点和缓冲空间。

此外，闵宇霖教授还与苏州大学张桥教授课题组在醇类电氧化方面进行了深度的合作研究，联合设计和制备的用于甲醇电氧化的铂镍合金催化剂，呈现出非常优异的催化活性。该项工作近期亦于Advanced Functional Materials（DOI: 10.1002/adfm.201704774）在线发表，题目为“Solvothermal Synthesis of Alloyed PtNi Colloidal Nanocrystal Clusters (CNCs) with Enhanced Catalytic Activity for Methanol Oxidation”，闵宇霖教授为该文第一通讯作者。

上述研究工作均得到了上海市电力材料防护与新材料重点实验室和国家自然科学基金项目的支持。

环化学院 刘莉供稿