廣工大(big)輕工化工學院科學成果分享

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近日，我(I)校輕工化工學院林展教授團隊在(exist)锂硫電池研究領域取得重要(want)進展，題爲(for)“Integrating Conductivity, Immobility, and Catalytic Ability into High-N Carbon/Graphene Sheets as an Effective Sulfur Host”的(of)研究成果發表在(exist)國際能源材料領域的(of)權威期刊Adv. Mater.（IF=25.809，一(one)區Top期刊）。林展教授團隊在(exist)論文中提出(out)了(Got it)導電性能/原位錨定/催化轉化多硫化物的(of)重要(want)性，爲(for)構建高性能锂硫電池硫正極提供了(Got it)新思路。輕工化工學院林展教授/陳超副教授爲(for)論文通訊作(do)者，研究生(born)徐惠芳爲(for)論文第一(one)作(do)者，我(I)校爲(for)論文唯一(one)署名單位。

構相對于(At)锂離子電池正極材料，硫電極不(No)僅具有高的(of)理論比容量（1675 mAh g-1），而且資源豐富、價格低廉、環境友好，近年來(Come)得到(arrive)廣泛關注。然而，硫和(and)其放電産物硫化锂（Li2S）較差的(of)導電性、硫電極在(exist)充放電過程中可溶性多硫化锂（LiPSs）的(of)“穿梭效應”以(by)及體積膨脹效應導緻的(of)電池容量的(of)不(No)可逆衰減和(and)低的(of)庫倫效率。近5年來(Come)發表的(of)2000篇研究論文中（2014年8月8日-2019年8月8日），~90%的(of)研究論文通常會在(exist)電解液中添加硝酸锂（LiNO3），使其與金屬锂負極反應，在(exist)锂表面形成固态電解質界面層，阻擋擴散至負極的(of)LiPSs與金屬锂反應并完成充放電過程。盡管如此，在(exist)電解液中添加LiNO3無法從根本上解決LiPSs的(of)溶解-擴散問題。近年來(Come)，研究者發現在(exist)硫正極中加入具有催化能力的(of)極性物質可以(by)促進LiPSs向Li2S的(of)轉化，但這(this)類物質通常難以(by)兼具高的(of)導電性及好的(of)LiPSs錨定能力。因此，如何設計多功能載體，有效解決上述問題并實現硫正極優異的(of)電化學性能，成爲(for)當前锂硫電池領域的(of)一(one)個(indivual)熱點研究問題。建工業互聯網平台不(No)僅需要(want)從技術上考慮可伸縮性、擴展性、維護性等要(want)求，還需要(want)從搭建系統平台“成功”的(of)标準考慮，因此項目主要(want)難點在(exist)于(At)：

（1）需求變化：企業自身是(yes)動态發展的(of)過程，随着公司内外部業務流程的(of)變化，系統需求也會随之變化，平台的(of)各類基礎數據、動态數據等多維度交織在(exist)一(one)起，給系統設計、搭建、叠代帶來(Come)極大(big)的(of)挑戰；

（2） 運營維護：将原有線下的(of)業務流程（Offline）遷移到(arrive)線上（Online）,給公司原有的(of)業務流程帶來(Come)挑戰，包括人(people)員素質要(want)求、工作(do)習慣、流程變化等，甚至是(yes)管理上阻力等，很有可能導緻項目推行效果達不(No)到(arrive)預期；

（3）商業模式：無論是(yes)從企業信息化、數字化，還是(yes)從第三方服務角度看，價值鏈重構和(and)商業模式是(yes)變化至關重要(want)。

基于(At)此，林展教授團隊設計了(Got it)一(one)種超高氮含量（17.1%）的(of)石墨烯片（NC/G）複合材料作(do)爲(for)硫正極載體，實驗結果和(and)理論計算表明，該載體同時(hour)兼具了(Got it)大(big)孔體積、高導電性，且可以(by)同步吸收轉化LiPSs，因此克服了(Got it)锂硫電池目前存在(exist)的(of)諸多缺點，即使在(exist)電解液不(No)添加LiNO3的(of)情況下，高載量硫正極也可以(by)實現優異的(of)循環穩定性。基于(At)實驗和(and)理論計算結果，該論文首次提出(out)并證明優異的(of)硫正極載體材料須具備以(by)下三個(indivual)不(No)可或缺的(of)因素：（i）高的(of)電導率，可以(by)有效促進電荷轉移以(by)實現硫物質的(of)轉化；（ii）載體與LiPSs之間有強的(of)結合力，防止LiPSs溶解在(exist)電解液中，減緩LiPSs的(of)穿梭效應；（iii）豐富的(of)催化反應活性位點，促進LiPSs快速轉化爲(for)Li2S。這(this)個(indivual)工作(do)對科研人(people)員在(exist)未來(Come)研究中合理設計高效硫載體，實現锂硫電池硫正極的(of)實用(use)潛能，具有非常重要(want)的(of)指導意義。

論文鏈接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201906357

林展教授團隊主要(want)從事新能源及催化新材料的(of)設計開發及其應用(use)基礎研究，包括锂離子電池、锂硫電池、新型電源、燃料電池以(by)及光/電化學催化等領域。2019年，團隊在(exist)能源存儲與轉換領域取得多項創新性科研成果，在(exist)國内外知名期刊上共發表SCI學術論文18篇，其中包括11篇影響因子IF>10的(of)論文（Nat. Commun., Adv. Mater., Adv. Energy Mater., ACS Catalysis等期刊），以(by)及2篇化工領域頂級期刊（Chem. Eng. J., Ind. Eng. Chem. Res.）。