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材料系讲座三则:锂硫电池实用化、用于锂硫电池的先进能源材料、钠离子电池和混合电容器的研究进展



主   办:材料科学与工程系
报告人:王安邦 等
时   间:1月16日(周二)下午14:00-17:00
地   点:澳门太阳娱乐网站官网力学楼434会议室
主持人:侯仰龙 教授


锂硫电池实用化的希望——介绍一种不同作用机制的含硫正极材料

报 告 人: 王安邦
时    间: 2018年1月16日(周二)下午14:00-15:00
地    点: 澳门太阳娱乐网站官网力学楼434会议室
主 持 人: 侯仰龙 教授

报告人简介:

王安邦,中国人民解放军军事科学院防化研究院高级工程师。1987-1990中国协和医科大学药物化学专业博士。1990-19922138cn太阳集团古天乐药学院博士后。1982-1984 湖南吉首大学化学系,1993-1999,助教防化研究院第四研究所副研究员。1999起,任防化研究院第一研究所,高级工程师。1990-1999近十年中,作为第一完成人开发国家二类新药十余种,涉及抗生素、降血压药、降血糖药、平喘药、抗肿瘤药等多个类别,目前绝大多数仍在市面流通。1999年以后进入能源材料领域,主持完成多项国家和军队项目,在锂硫电池正极材料制备及性能研究、锂硫电池制备工艺研究方面经验丰富。获军队科技进步二等奖2项(2006年,2013年),军队科技进步三等奖3项(2005年,2012年,2015年)。


 

Advanced Energy Materials for Lithium-Sulfur Batteries 用于锂硫电池的先进能源材料

报 告 人: 张强 教授
时    间: 2018年1月16日(周二)15:00-16:00
地    点: 澳门太阳娱乐网站官网力学楼434会议室
主 持 人: 侯仰龙 教授

摘要:

Among various promising candidates with high energy densities, lithium-sulfur (Li-S) batteries with a high theoretical capacity and energy density are highly attractive;1-2 while the commercial application of Li-S batteries still faces some persistent obstacles, such as the low electrical conductivity of sulfur and lithium sulfide and the dissolution of polysulfides. The introduction of nanocarbon into the field of Li-S batteries sheds a light on the efficient utilization of sulfur by improving the conductivity of the composites and restraining the shuttle of polysulfides. In this presentation, the concept for the rational design of nanocarbon for energy storage is explained. The advances in the use of advanced energy materials in the cathode, separator, and anode is explained.3-14 New insights on the relationship between the nanostructure and the electrochemical performance are presented.
References
1)    Peng HJ, Cheng XB, Huang JQ, Zhang Q. Adv Energy Mater 2017, 7, 1700260.
2)    Cheng XB, Zhang R, Zhao CZ, Zhang Q. Chem Rev 2017, 117, 10403
3)    Zhao MQ, Zhang Q, et al. Nature Commun 2014, 5, 3410.
4)    Tang C, Zhang Q, et al. Adv Mater 2014. 26, 6100.
5)    Peng HJ, Zhang Q. Angew Chem Int Ed 2015, 54, 11018.
6)    Peng HJ, Zhang G, Chen X, Zhang ZW, Xu WT, Huang JQ, Zhang Q. Angew Chem Int Ed 2016, 55, 12990
7)    Peng HJ, Zhang ZW, Huang JQ, Zhang G, Xie J, Xu WT, Shi JL, Chen X, Cheng XB, Zhang Q. Adv. Mater. 2016, 28, 9551
8)    Cheng XB, Yan C, Chen X, Guan C, Huang JQ, Peng HJ, Zhang R, Yang ST, Zhang Q. Chem 2017, 2, 258.
9)    Zhang XQ, Cheng XB, Chen X, Yan C, Zhang Q. Adv Funct Mater 2017, 27, 1605989.
10)    Peng HJ, Huang JQ, Liu XY, Cheng XB, Xu WT, Zhao CZ, Wei F, Zhang Q. J Am Chem Soc 2017, 139, 8458.
11)    Hou TZ, Xu WT, Chen X, Peng HJ , Huang JQ, Zhang Q. Angew Chem Int Ed 2017, 56, 8178
12)    Zhang R, Chen XR, Chen X, Cheng XB, Zhang XQ, Yan C, Zhang Q. Angew Chem Int Ed 2017, 56, 7764.
13)    Zhang XQ, Xu R, Chen X, Cheng XB, Zhang R, Chen XR, Zhang Q. Angew Chem Int Ed 2017, 56, 14207.
14)    Sun YZ, Huang JQ, Zhao CZ, Zhang Q. Sci China Chem 2017, 60, 1508.

报告人简介:

张强,清华大学长聘教授,从事能材料研究,尤其是金属锂、锂硫电池和电催化的研究。曾获得中组部万人计划青年拔尖人才、英国皇家学会Newton Advanced Fellowship、国家自然科学基金优秀青年基金、2017年科睿唯安全球高被引科学家。
担任国际期刊J Energy Chem编辑、Adv Mater Interfaces、Sci China Mater、Philos Trans A编委,Energy Storage Mater、Adv Funct Mater客座编辑。主持国家重点研发计划课题、自然科学基金、教育部博士点基金、北京市科委重点项目等。担任Nature Energy、Nature Nanotech、Sci. Adv.、JACS、Adv. Mater.、Angew. Chem.等期刊特约审稿人或仲裁人。以第一作者/通讯作者在Adv. Mater., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Nature Commun., Sci. Adv., Chem等发表SCI收录论文100余篇;所发论文引用13000余次,h因子为62,42篇为ESI高引用学术论文。


 

钠离子电池和混合电容器的研究进展

报 告 人: 周震 教授
时    间: 2018年1月16日(周二)16:00-17:00
地    点: 澳门太阳娱乐网站官网力学楼434会议室
主 持 人: 侯仰龙 教授

摘要:

近年来,随着便携式移动电子设备和电动汽车的迅猛发展,使得锂原料持续消耗导致其价格不断攀升。过高的原材料成本大大降低了开发大规模储能设备的可行性,探索新型储能技术具有重要意义。与其它储能设备相比,钠离子电池因钠资源丰富、成本低、能量转换效率高和循环寿命长等诸多优点而成为储能领域的研究热点和难点[1]。而开发成本低廉、电化学性能优异的电极材料和电解液是实现钠离子电池实际应用的关键因素之一。钠离子具有较大的离子半径和适中的溶剂化能,更加趋向于表面赝电容反应。钠离子混合电容器作为一种新型的储能器件,兼顾了电池高能量密度和超级电容器高功率密度的优点,近年来受到了广泛关注。但由于正负极电化学反应动力学不匹配,使得钠离子电容器的循环性能不佳。另外,商业活性炭正极的非法拉第反应储存的能量要远小于负极法拉第反应储存的能量。因此,寻找具有快速反应动力学的负极材料,同时匹配高效的正极材料是提高钠离子混合电容器整体性能的有效途径。
该报告总结近年来在钠离子电池正负极材料设计[2-9]和电解液优化[10]等方面取得的研究进展,并讨论钠离子混合电容器的材料与器件设计问题[11]。

参考文献:
[1]    F. Li, Z. Zhou, Small 2018, 14, 1702961.
[2]    X. Chen, X. Zhou, M. Hu, J. Liang, D. Wu, J. Wei, Z. Zhou, J. Mater. Chem. A 2015, 3, 20708.
[3]    Y. Zhu, X. Qi, X. Chen, X. Zhou, X. Zhang, J. Wei, Y. Hu, Z. Zhou, J. Mater. Chem. A 2016, 4, 11103.
[4]    Z. Zhang, D. Wu, X. Zhang, X. Zhao, H. Zhang, F. Ding, Z. Xie, Z. Zhou, J. Mater. Chem. A 2017, 5, 12752.
[5]    F. Li, Y. Zhu, J. Sheng, L. Yang, Y. Zhang, Z. Zhou, J. Mater. Chem. A 2017, 5, 25276.
[6]    X.L. Zhou, Y.R. Zhong, M. Yang, M. Hu, J.P. Wei, Z. Zhou, Chem. Commun. 2014, 50, 12888.
[7]    J.Q. Yang, X.L. Zhou, D.H. Wu, X.D. Zhao, Z. Zhou, Adv. Mater. 2017, 29, 1604108.
[8]    L.P. Yang, Y.-E. Zhu, J. Sheng, F. Li, B. Tang, Y. Zhang, Z. Zhou, Small 2017, 13, 1702588.
[9]    J. Sheng, L.P. Yang, Y.-E. Zhu, F. Li, Y. Zhang, Z. Zhou, J. Mater. Chem. A 2017, 5, 19745.
[10]    Y.-E. Zhu, L.P. Yang, X.L. Zhou, F. Li, J.P. Wei, Z. Zhou, J. Mater. Chem. A 2017, 5, 9528.
[11]    Y. Zhu, L. Yang, J. Sheng, Y. Chen, H. Gu, J. Wei, Z. Zhou, Adv. Energy Mater. 2017, 7, 1701222.

报告人简介:

周震,男,1971年出生于山东龙口。1994年本科毕业于南开大学,获理学学士学位;1999年毕业于南开大学,获得理学博士学位,同年留校任讲师。2001-2005年赴日本名古屋大学从事日本学术振兴会(JSPS)等机构资助的博士后研究。2005年11月作为副教授(引进人才)回到南开大学化学学院继续从事教学科研工作。2010年底晋升教授,2011年起任博士生导师。2012年被任命为南开大学分子科学计算中心主任。2014年被任命为南开大学新能源材料化学研究所所长。2015年起为南开大学材料科学与工程学院教授、博士生导师。
主要研究兴趣是通过高性能计算与实验相结合设计纳米结构新能源材料及能源存储体系。在Prog. Mater. Sci.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Nano Lett.、ACS Nano和Adv. Energy Mater.等期刊上发表SCI摘录论文230余篇(含第一/通讯作者论文190余篇)。论文被他人引用约11000次,h-index为61。18篇论文入选ESI近十年高被引论文。2014-2016年连续三年入围爱思唯尔中国高被引学者榜。2008年入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”。2014年获得天津市自然科学二等奖(第一完成人)。2016年入选天津市创新人才推进计划中青年科技创新领军人才。2017年获得Prof. Rudolph A. Marcus Award奖。《物理化学进展》和Current Graphene Science主编、Green Energy and Environment、《过程工程学报》、《电化学》和《电源技术》编委。中国电子学会化学与物理电源技术分会第八届委员会委员。