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科學(xué)研究

材料學(xué)院楊艷玲教授在《Advanced Energy Materials》上發(fā)表鈉離子電池負極材料及器件重要研究成果

2024-12-16 15:53 文、圖/材料學(xué)院 楊艷玲 點擊:[]

材料科學(xué)與工程學(xué)院(文物保護科學(xué)與技術(shù)學(xué)院)楊艷玲教授在Wiley出版社旗下的國際著名學(xué)術(shù)期刊《Advanced Energy Materials》(IF:24.4)上發(fā)表題為“A Fast-Charging and Ultra-Stable Sodium-Ion Battery Anode Enabled by N-Doped Bi/BiOCl in a Carbon Framework”的高水平研究型論文。我校楊艷玲教授、昆士蘭科技大學(xué)陳志剛教授為論文共同通訊作者,陜西科技大學(xué)為第一通訊單位。該論文的發(fā)表有助于提高我校在能源存儲材料領(lǐng)域的國際影響力。

由于原料儲量豐富且成本低廉,鈉離子電池受到了前所未有的關(guān)注。然而,由于缺乏具有快速充電能力和極高穩(wěn)定性的替代負極材料,鈉離子電池的廣泛應(yīng)用受到了阻礙。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn),本論文開發(fā)了一種能夠快速充電的鈉離子電池負極材料,即嵌入氮摻雜碳框架的Bi/BiOCl(Bi/BiOCl@NC),該負極材料具有快速的Na+傳輸通道和超高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在乙醚電解質(zhì)中循環(huán)時,Bi/BiOCl@NC會發(fā)生顯著的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,形成三維多孔骨架結(jié)構(gòu),這有利于增加Na+傳輸通道和縮減Na+傳輸距離,并能適應(yīng)充放電過程中的體積變化。通過密度泛函理論計算模擬Na+在該結(jié)構(gòu)中的儲存行為,發(fā)現(xiàn)Bi/BiOCl@NC具有較低的Na+傳輸勢壘(0.056 eV)和出色的電子導(dǎo)電性。獨特的結(jié)構(gòu)使得Bi/BiOCl@NC負極材料在20 A g–1條件下具有410 mAh g–1的超高Na+儲存能力,并能在10 A g–1的高電流密度條件下穩(wěn)定循環(huán)超過2300次,這一結(jié)果刷新了已報道的鈉離子電池負極材料的性能表現(xiàn)。這項工作為鈉離子電池提供了一種極具前景的負極材料,并將激勵研究人員開發(fā)出更多的新型儲能系統(tǒng)。

論文信息:Sheng-Li Wei, Yan-Ling Yang, et al. A Fast-Charging and Ultra-Stable Sodium-Ion Battery Anode Enabled by N-Doped Bi/BiOCl in a Carbon Framework. Advanced Energy Materials, 2024, 14, 2401825.

原文鏈接:

https://doi.org/10.1002/aenm.202401825

代表性論文:

(1) Biomass-Derived Carbon for High-Performance Batteries: From Structure to Properties, Advanced Functional Materials, 2022, 2201584.(IF=19.924,ESI高被引論文)

(2) N-doped silk wadding-derived carbon/SnOx@reduced graphene oxide film as an ultra-stable anode for sodium-ion half/full battery, Chemical Engineering Journal, 433 (2022) 133675.(IF=16.744)

(3) Flexible Carbon-Fiber/Semimetal Bi Nanosheet Arrays as Separable and Recyclable Plasmonic Photocatalysts and Photoelectrocatalysts. ACS Applied Materials & Interfaces, 2020, 12, 24845-24854.(IF=10.383,ESI高被引論文,ESI熱點論文)

(4) Full-spectrum responsive photocatalytic activity via non-noble metal Bi decorated mulberry-like BiVO4, Journal of Materials Science & Technology, 83 (2021) 102-112.(IF=10.319)

(5) Self-standing Film Assembled by SnS-Sn/Multiwalled Carbon Nanotubes Encapsulated Carbon Fibers: A Potential Large-Scale Production Material for Ultra-Stable Sodium-Ion Battery Anode, ACS Applied Materials & Interfaces, 2021, 13, 28359-28368.(IF=10.383,ESI高被引論文)

新聞小貼士:

楊艷玲,博士,教授,博士生導(dǎo)師,入選陜西省高層次人才計劃。近年來主持完成了國家自然科學(xué)基金項目2項,主持完成了人社部、科技廳等各類項目20余項。在Advanced Functional Materials、Chemical Engineering Journal、ACS Applied Materials & Interfaces等國際著名學(xué)術(shù)期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文100余篇,被SCI引用1000余次,其中ESI高被引論文3篇,ESI熱點論文1篇,期刊封面論文1篇。出版英文專著1部,獲得省部級科技獎勵三等獎1項。授權(quán)國家發(fā)明專利40余件,其中多件發(fā)明專利獲得了工程化應(yīng)用,實現(xiàn)了顯著的經(jīng)濟效益。

(核稿:王卓 編輯:趙誠)

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