【学术科研】曹亮:基于固-液扩散行为调控的高稳定锂金属复合电极构筑及锂枝晶抑制机理研究
2023年04月17日09时00分    阅读:2343
供稿单位 / 科技产业处

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曹亮,博士,副教授。2021年毕业于中南大学冶金与环境学院,导师为国家万人领军人才张宝教授,随后在中南大学化学化工学院纪效波教授课题组开展有关新型储能材料微/纳结构设计、储能反应机理原位表征等方面的博士后研究工作,是Small、ACS Applied Materials & Interfaces、Journal of Power Sources等学术刊物的审稿人。

曹亮博士长期从事新型能量存储与转换器件关键电极材料的设计、构筑及电化学反应机理研究。迄今为止,以第一作者(共同一作)或通讯作者在Advanced Functional Materials、ACS Nano、Nano Energy、Energy Storage Materials、Small、Chemical Engineering Journal在中科院一区期刊发表论文16篇,其中ESI高被引论文3篇。

近期主要围绕基于固-液扩散行为调控的高稳定锂金属复合电极构筑及锂枝晶抑制机理展开研究。主要代表性工作如下:

一、过渡金属硫族化合物异质结构构筑及储钠性能研究

利用两步溶剂热法成功制备了镶嵌在氮掺杂石墨烯基体中的Sb2S3@FeS2空心纳米棒(SFS/C)分级复合结构,并应用于钠离子电池负极材料。二元金属硫化物不同组分间异质界面不仅诱导产生了内建电场,加快Na+扩散速率与界面电荷转移,而且还为电化学反应提供了额外的活性位点。与此同时,空心棒状@石墨烯分级结构Sb2S3@FeS2可以缓解充放电循环所带来的体积膨胀,展现出优异的储钠性能(图1)。相关研究结果发表在ACS Nano 2020,14,3610-3620。被引210次,入选ESI高被引论文。

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图1 空纳米棒状过渡金属硫化物异质结构反应机制及储钠长循环性能

二、层状异质结构锚定KxSy多硫化物中间产物提升储钾长循环寿命

将极性聚硫醚VS4引入SnS纳米片中,并在石墨烯网络结构中构筑层状VS4/SnS异质结构(VS4/SnS@C)。该框架结构中,具有不饱和桥联(S2)2-的VS4可作为锚定位点,通过捕获效应稳定金属硫化物储钾反应中间体KxSy,抑制其不可逆溶解及团聚,从而提高VS4/SnS@C层状异质结构复合材料的储钾可逆容量与长循环寿命(图2)。相关研究结果发表在Advanced Functional Materials 2021,31,2103802。

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图2 层状VS4/SnS@C异质结构复合材料捕获机制及储钾性能

(韦波/供稿 洪学鹍/审核 南木/编辑)