【物能】博士研究生周凯强发表高水平学术论文
发布时间:2018-04-28 浏览次数: 364

    201701月,物理与能源学院凝聚态物理专业博士研究生周凯强的“Rational design of Co3O4/Co/carbon nanocages composites from metalorganic frameworks as an advanced lithium-ion battery anode”研究成果在《Chemical Engineering Journal》上发表; 201707月,A multi-functional gum arabic binder for NiFe2O4 nanotube anodes enabling excellent Li/Na-ionstorage performance”研究成果在《Journal of Materials Chemistry A》上发表。


论文简介:

、《合理地设计金属有机框架衍生的Co3O4/Co/碳纳米笼复合材料作为先进的锂离子电池负极材料》

    本研究设计了一种由钴基金属有机框架(MOFs)衍生的纳米笼复合材料(Co3O4/Co/碳纳米笼),该复合材料是一种具有较好循环性能和倍率性能的锂离子电池负极材料。这种复合材料是通过合成具有特殊形貌的MOFs,然后再经适当地退火,保留了MOFs的特殊形貌。该纳米复合材料具有较高的比表面积(183.9 m2/g)、稳定的框架结构和较好的电导率。本研究发现通过MOFs衍生出的特殊结构的复合材料可以提高倍率性能和循环性能。在0.1A/g电流密度下,Co3O4/Co/碳纳米笼复合材料可逆容量达到850 mAh/g;在5A/g电流密度下,可逆容量还能保持485 mAh/g。在2 A/g的大电流密度下循环600次,其可逆容量仍可稳定在505 mAh/g。这些结果表明了这种复合纳米材料在可充电锂离子电池负极材料中具有良好的应用前景。

  

图1:(a)倍率性能图,(b)低电流密度循环性能图和(c)高电流密度长循环性能图


多功能阿拉伯树胶作为粘结剂改善NiFe2O4纳米管的储锂和储钠性能》

    本研究利用多功能水溶性粘结剂增强多孔NiFe2O4纳米管储锂/钠性能。GA(阿拉伯树胶)是由多糖组成的复合物,相对于PVDF,它更为环保且具有更好的韧性。因此,使用GA粘结剂制成的电极薄膜具有优异的机械性能(较大的摩擦系数,良好的回弹性和高模量)。经由SEM(扫描电子显微镜)和KPFM(原子力显微镜)分析表明,GA对多孔NiFe2O4电极材料具有多功能的作用。首先,可以保护电极材料不被破坏,缓解材料的体积膨胀;其次,GA可以影响电极材料SEI膜的形成,能在电极表面形成更薄更稳定SEI膜。最后,GA还能改善电极表面电性能,增进了电极薄膜的电子传输。这些特性最终显著提高了多孔NiFe2O4纳米管电极材料的储锂/钠性能与此同时,这些特性表明了这种多功能粘结剂在可充电钠/锂离子电池中具有良好的应用前景。

  

图2:(a)锂离子电池的倍率图和(b)钠离子电池的倍率图

  

  

官网链接:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894717300608?via%3Dihub