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中国科学技术大学余彦教授团队近期研究进展

能源环保    2021-09-18 17:31

 

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余彦,中国科学技术大学 教授,博士生导师。

 

国家杰出青年基金获得者;入选英国皇家化学会会士。担任Journal of Power Sources 副主编

 

主要研究方向为高性能锂离子电池、钠离子电池、锂硫电池等关键电极材料的设计、合成及储能机制。目前在Science, Nature Energy, Adv. Mater.等国际著名期刊上发表论文200余篇,其中包括以通讯/第一作者发表Adv. Mater. 30篇。SCI他引10000余次,H因子58。入选“科睿唯安”以及“爱思唯尔”材料类高被引学者榜单。获德国洪堡基金会“索菲亚奖”、德国Wiley出版社“Outstanding Young Researcher”、中国硅酸盐学会青年科技奖、德国Wiley出版社“Small Young Innovators”奖、Elsevier出版社“Materials Today Rising Star”奖、Nano Research “Young Innovators Award” in Nano Energy、中国化工学会侯德榜科技青年奖等奖项。

 

2021年 Journal of Energy Chemistry ( IF 7.216 ) 

 

N/O双掺杂多孔碳中硒的分子构型用于高性能钾离子的存储

 

设计了具有互联微/介孔(MMCFs)的N/O双掺杂碳纳米纤维作为主体,以操纵先进柔性K-Se电池的Se分子构型。N/O共掺杂和3D互穿纳米结构提高了电导率,并在循环后保持了结构完整性。获得的Se2-3 / Se4-7 @ MMCFs电极表现出空前的循环寿命(2000次循环后在1 A g-1时为395 mA hg-1)和高比能量密度(400 Wh kg-1,几乎是比能量的两倍) Se2–3 @ MMCF的密度)。

 

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Manipulating selenium molecular configuration in N/O dual-doped porous carbon for high performance potassium-ion storage

 

 DOI: 10.1016/j.jechem.2021.04.006

 

2020年 Advanced Materials ( IF 27.398 )

 

小分子硒@氮掺杂碳纳米纤维的储钾性能研究

 

本文利用实验和计算方法,研究了硒正极中钾离子存储的工作机理。将小分子硒嵌入独立氮掺杂多孔碳纳米纤维薄膜中作为正极,制备了柔性K-Se电池(Se@NPCFs)。通过确认微孔主体内封装的短链分子硒的存在,阐明了反应机理,该分子在碳酸盐电解质系统中能够通过“全固态”电化学过程经两步转化反应转化为K2Se。在整个反应过程中,由Se2分子主导的电化学反应可有效抑制聚硒化物(K2Sen,3≤n≤8)的生成,从而显著提高Se的利用率并影响K-Se电池的电压平台。

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Unraveling the Nature of Excellent Potassium Storage in Small‐Molecule Se@Peapod‐Like N‐Doped Carbon Nanofibers

DOI: 10.1002/adma.202003879

 

2020年Nano-Micro Letters ( IF 12.264 )  

 

通过硫修饰的双重效应增强对TiO2/C纳米纤维中钠存储的伪电容贡献

 

利用TiS2修饰、硫掺杂和纳米级结构相结合,开发了能够快速传输钠离子和电子的初纺TiO2/C纳米纤维复合材料,其表现出增强的伪电容控制能力。在0.5 mV s-1的扫描速率下,硫掺杂TiS2/TiO2/C电极获得了较高的伪电容贡献。TiS2/S-TiO2/C复合电极在5000 mA g-1的电流密度下可提供114 mAh g-1的高容量。即使经过1500次循环,容量仍保持在较高水平(161 mAh g-1),在10,000 mA g-1的极端条件下,其容量为58 mAh g-1。

 

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Enhanced Pseudo-Capacitive Contributions to High-Performance Sodium Storage in TiO 2 /C Nanofibers via Double Effects of Sulfur Modification

DOI: 10.1007/s40820-020-00506-1

 

2020年 Microchemical Journal ( IF 3.594 )

 

三维超亲水聚吡咯纳米纤维毡对阴离子偶氮染料的高效吸附

 

通过以电纺PAN @ PVP NFM为底物的吡咯单体进行原位聚合,然后冷冻干燥,开发了具有3D蓬松多孔结构的超亲水性聚吡咯纳米纤维垫(PPy NFM)。 3D PPy NFM对AAD表现出快速的吸附速率(3小时内)和高的吸附容量(高达234.62 mg g-1),明显优于2D层状PPy NFM。重复使用五次后,AADs的吸附量下降小于10%。3D PPy NFM的另一个显着优势在于分散性和完整性的集成,无需离心或过滤即可轻松使用和回收。

 

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3D superhydrophilic polypyrrole nanofiber mat for highly efficient adsorption of anionic azo dyes

DOI: 10.1016/j.microc.2020.105389

 

2019年 Advanced Materials ( IF 27.398 ) 

 

静电纺构建嵌入TiN-VN异质结构的双功能导电框架

 

设计了一种双功能柔性独立的纳米碳纤维导电骨架,该骨架内嵌TiN-VN异质结构(TiN-VN@CNFs),同时作为硫正极(S/TiN-VN@CNFs)和锂负极(Li/TiN-VN@CNFs)的先进主体。作为正极主体,TiN-VN@CNFs可提供物理约束、化学锚定的协同作用,并对LiPS氧化还原反应具有极好的电催化作用。在0.2 C循环100次后超高的可逆容量1110 mAh g-1和超长循环寿命在2 C下超过600个循环。即使在5.6 mg cm-2的高硫负载下,整个电池在0.1 C的条件下仍可实现5.5 mAh cm-2的高面积容量。

 

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A Dual-Functional Conductive Framework Embedded with TiN-VN Heterostructures for Highly Efficient Polysulfide and Lithium Regulation toward Stable Li-S Full Batteries.

DOI: 10.1002/adma.201905658

 

2019年 Advanced Energy Materials ( IF 25.245 ) 

 

通过高效的混合导电网络促进TiF3/碳芯/鞘状纳米纤维中的钠存储

 

通过静电纺丝制备的氟化钛碳(TiF3C)芯/鞘纳米纤维,这种高度互连的电极表现出增强的和更快的钠存储性能。碳鞘纳米纤维是有效的离子和电子传导网络的关键,该网络可使Na + / e-转移达到纳米TiF3。此外,嵌入在碳基质中的原位转换Ti和NaF颗粒可实现高可逆界面存储。结果,TiF3⊂C芯/鞘电极在2000次循环中在1000 mA g-1的高电流密度下表现出161 mAh g-1的高容量。

 

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Boosting Sodium Storage in TiF3/Carbon Core/Sheath Nanofibers through an Efficient Mixed‐Conducting Network
 DOI: 10.1002/aenm.201901470

 

2019年 ACS Nano ( IF 14.588 )

 

静电纺氮掺杂自支撑碳纳米纤维包覆SeS2构建高性能K-SeS2电池

 

通过静电纺将SeS2包覆在高含氮量自支撑多孔碳纳米纤维膜(SeS2@NCNFs)中构筑了一种K-SeS2电池,该电池表现出优异的长周期循环性能和高能量密度。作为K-SeS2电池的正极材料,电流密度为0.05A g-1经过150次循环后,SeS2@NCNFs展现出703 mAhg-1的可逆容量。在更高电流密度0.5A g-1下经过1000次循环后,具有417 mAhg-1的可逆容量,且库伦效率约为100%。

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Encapsulation of SeS2 into Nitrogen-Doped Free-Standing Carbon Nanofiber Film Enabling Long Cycle Life and High Energy Density K-SeS2 Battery
DOI: 10.1021/acsnano.9b00980

 

2019年 Nano Letters ( IF 11.238 ) 

 

在自支撑氮掺杂多孔碳纳米纤维中封装红磷提高钾离子电池性能

 

通过将红色P嵌入独立式氮掺杂多孔空心碳纳米纤维,实现了前所未有的长循环寿命,高可逆容量(2 A g-1经过800次循环后为465 mAh g-1),以及出色的KIB 倍率性能(5 A g-1时为342 mAh g-1)。该设计规避了P颗粒粉碎和聚集的问题。原位透射电子显微镜(TEM)研究揭示了复合材料在钾化过程中的结构坚固性。

 

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Boosting Potassium-Ion Battery Performance by Encapsulating Red Phosphorus in Free-Standing Nitrogen-Doped Porous Hollow Carbon Nanofibers
DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b04957

 

2019年 Energy Storage Materials ( IF 16.280 )

 

从细菌纤维素中提取的独立多孔碳纳米纤维薄膜

 

通过简单的碳化细菌纤维素(BC)膜,实现了具有高ICE(93%, 0.2 A g−1)和高倍率长循环寿命的独立和无粘结剂的碳纳米纤维(CNFs)电极。研究表明,钠离子可以在醚基电解质中吸附和共存溶剂和钠离子,从而在高倍率能力下具有较高的ICE和较长的循环寿命。这种方法不仅为灵活的NIB的实际应用提供了一种简便的方法,而且为制造其他广泛应用的柔性薄膜铺平了道路。

 

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A facile strategy toward sodium-ion batteries with ultra-long cycle life and high initial Coulombic Efficiency: Free-standing porous carbon nanofiber film derived from bacterial cellulose
DOI: 10.1016/j.ensm.2019.01.003