材料电化学过程与技术北京市重点实验室

研究成果

实验室王峰教授/牛津教授团队在《Energy Storage Materials》发表研究论文

材料学院王峰教授/牛津教授团队在《Energy Storage Materials》发表研究论文近日，北京化工大学王峰教授/牛津教授团队在国际知名期刊Energy Storage Materials上发表了题为“Insight into the Zn-salt anion effects on polysaccharide-containing electrolytes for Zn anode modifications”的研究工作。该工作利用TEMPO催化氧化法制备了富含羧基的氧化纳米纤维素(TOCN)，并以此为代表，研究了不同锌盐阴离子对多糖添加剂对锌负极改性的影响。结果表明，在三种典型的锌盐阴离子（SO42−、OTf−和Cl−）中，SO42−对TOCN的正向影响最大。SO42−和TOCN之间的协同作用有效解决了锌负极相关的三大问题，因此，ZnSO4-TOCN电解质使电池表现出最佳的电化学性能。理论计算和实验分析表明，SO42−和TOCN之间的协同作用有效地提高了Zn2+的输运效率，破坏了电解质中H2O的氢键。同时，SO42−帮助TOCN重塑Zn2+的溶剂化结构，从而降低配位水含
实验室王峰教授/牛津教授教授团队在《Energy Storage Materials》发表研究论文

材料学院王峰教授/牛津教授教授团队在《Energy Storage Materials》发表研究论文近日，北京化工大学王峰教授/牛津教授团队在国际知名期刊Energy Storage Materials上发表了题为“From waste to wealth: Cd-adsorbed rapeseed meal towards CdS-decorated nanocarbons for high-performance sodium metal batteries”的研究工作。该工作提出了一种绿色策略，通过使用吸附镉的菜籽粕（RM/Cd）作为前驱体，一步热解制备了CdS修饰的纳米碳材料（RM/CdS），采用原位和非原位表征技术相结合，揭示了RM/Cd的碳化机制。将RM/CdS用于改性钠金属负极时，在半电池和全电池中表现出优异的电化学性能，详细研究并揭了示RM/CdS在钠金属负极中的改性机制。菜籽粕（RM）作为一种高效的吸附剂，因其含有大量O/N/S功能基团，可以有效净化含Cd2+的废水。随后RM/Cd通过一步热解过程成功转化为RM/CdS。通过原位和原位外表征技术研究了RM/Cd的碳化机
实验室王峰教授/牛津教授团队在《Energy Storage Materials》发表研究论文

材料学院王峰教授/牛津教授团队在《Energy Storage Materials》发表研究论文近日，北京化工大学王峰教授/牛津教授团队在国际知名期刊Energy Storage Materials上发表了题为“Fast-charging graphite-based anode enabled by gradient silicon: from mechanism revelation to electrode design”的研究工作。该工作通过详细分析对比具有相同电极参数的石墨负极和硅负极在析锂之后的电化学行为，发现硅负极不仅可以抵抗枝晶的形成，同时在锂沉积之后表现出独特的锂”自溶”现象，研究团队进一步设计了一种梯度负极（Si/Gr-Grad），以其组装的全电池可以稳定循环500圈以上，组装的Ah级软包全电池在4C快充条件下经过300圈循环后容量保持率高达97.9%。该研究首次揭示了硅负极和石墨负极在快充条件下的差异性，通过理论计算与原位表征相结合，研究团队发现相比于石墨负极，硅负极具有更低的去溶剂化能、更快的SEI离子传输以及更快的锂化负极表面迁移速率。进一步揭示了硅负极独特的
实验室王峰教授/窦美玲教授团队在《Advanced Energy Materials》发表研究论文

Ir-O-Ru非对称结构促进去质子化和稳定晶格氧材料学院硕士生黄旖烜为论文的第一作者，王峰教授、窦美玲教授为论文的共同通讯作者，北京化工大学为第一完成单位。
实验室王峰教授/牛津教授团队在《Advanced Science》发表研究论文

材料学院王峰教授/牛津教授团队在《Advanced Science》发表研究论文近日，北京化工大学王峰教授/牛津教授团队在国际知名期刊Advanced Science上发表了题为“Topological Vulcanization Strategy for Elastomeric Electrolytes with Enhanced Mechanical and Electrochemical Properties for Advanced Lithium Metal Batteries”的研究工作。该工作聚焦聚合物弹性固态电解质机械强度和离子传输性能相互制约难以二者兼顾的问题，对弹性固态电解质的结构设计和电化学-机械性能调控等方面进行了深入研究，提出了一种新颖的拓扑硫化策略，利用高强度聚合物载硫纤维骨架和高导锂高弹性橡胶基固态电解质进行了拓扑硫化交联，开发了同时兼具增强机械强度和改善锂离子传输性能的弹性体电解质。该研究构建了一种将含硫聚氨酯纤维引入经化学改性的丁腈橡胶基体的硫化体系，所制备的拓扑硫化弹性体电解质解决了常规弹性电解质提升离子传输性能时牺牲力学性能，以及提升力学性能时牺牲
实验室王峰教授/牛津教授团队在《Angewandte Chemie International Edition》发表研究论文

材料学院王峰教授/牛津教授团队在《Angewandte Chemie International Edition》发表研究论文近日，北京化工大学王峰教授/牛津教授团队在国际知名期刊Angewandte Chemie International Edition上发表了题为“Bone-Inspired Sustainable Hydrogel Electrolytes for Zn Metal Batteries”的研究工作。该工作制备了一种具有超长纳米纤维结构和超高室温离子电导率（18.7 mS cm-1）的新型锌离子导体材料锌掺杂羟基磷灰石（Zn-HA），并受骨骼启发将Zn-HA与明胶（Gel）复合制得凝胶电解质（Zn-HA-Gel）。得益于与骨组织相似的结构组成，Zn-HA-Gel同时具备良好的保水性与力学性能。Zn-HA与电解质离子间的强相互作用形成导锌双通道，并显著加速Zn2+的脱溶剂化过程，实现高离子电导率和高离子迁移数，同时诱导锌沿（002）晶面均匀沉积，从而有效抑制锌负极枝晶生长、析氢、腐蚀等问题。Zn/Zn-HA-Gel/Zn对称电池在5 mA cm-2/5 mAh cm

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