报告题目:面向高比能电池材料的表界面工程

主讲人：于乐

报告时间：2023年12月17日 9：30

报告地点：崂山校区机电楼529会议室

专家简介：于乐，北京化工大学化学工程学院教授、博士生导师，国家级青年人才计划入选者。2008年本科毕业于山东大学，2011年硕士毕业于上海大学，2016年博士毕业于新加坡南洋理工大学，师从楼雄文教授。2018年入职北京化工大学化工学院。研究领域是新型微纳米结构功能材料设计与合成，并研究功能纳米材料在电化学储能转化领域，如锂/钠/锌金属电池、离子电容器、电催化的应用。以共同作者身份在Science Advances、Nature Communications、Joule、AM、Angew、AEM、AFM等国际学术期刊上发表论文110余篇， SCI总引用22000余次，H-index为71。申请中国专利12项，5项已获授权。2018年入选科睿唯安(Clarivate Analytics)全球高引科学家名单(Cross-field, 跨学科领域)。2019-2022年连续入选科睿唯安(Clarivate Analytics)全球高引科学家名单(Chemistry 化学, Material Science材料科学)。2021-2022年入选爱思唯尔(Elsevier)中国高被引学者名单(化学工程学科)。现任《物理化学学报》编委，Energy & Environmental Materials、Chinese Chemical Letters、Green Energy & Environment、《稀有金属》青年编委。讲授本科生课程《物理化学I》、《物理化学II》、《物理化学实验》，讲授研究生课程《储能材料》。

报告简介：

随着不可再生化石燃料的枯竭和人类能源需求的快速增长，能源利用正从传统化石能源主体逐渐转向低碳可再生能源。当前，“碳达峰、碳中和”显然已成为社会各界热议的焦点，高效的能源转换和储存已被视为最重要的全球挑战之一。

电化学能源转换技术可以完成电能和化学能间的互相转化，是实现清洁能源存储、转运及应用的一项关键技术。其中，水系锌离子电池以其低成本、高功率密度和高安全性等优点成为最具有竞争力的储能系统之一。因其具有高理论比容量、低还原电位、易加工和低毒性等优点，金属锌被认为是理想的锌负极材料。然而，锌枝晶生长和表面析氢副反应等问题极大降低了锌负极的库伦效率和循环稳定性。此外，锰、钒系材料也面临活性物质溶解和离子电导差等问题，阻碍了水系锌离子电池的实际应用。

最近，研究者提出一系列优化策略来应对上述锌离子电池面临的挑战，如界面改性，电解质优化以及载体的结构设计等。其中，设计高导电三维锌负极载体不仅可以减小局部电流密度，还可以提高空间利用率，有效降低沉积/剥离过程中的结构应力，缓解体积膨胀，增强结构稳定性。不仅如此，在三维结构表面引入具有亲锌性的反应位点来降低与金属锌的成核过电势，可引导锌均匀沉积。因此，设计制备兼具三维结构和亲锌位点的载体对于制备稳定的无枝晶锌负极具有重要意义。此外，柱撑工程可以很好的提升锰、钒系材料稳定性，并提示其反应动力学，进而提升正极的倍率性质和循环稳定性。

本报告总结归纳了汇报人在锌离子电池界面保护中的代表性工作，并对其研究前景进行了展望。

参考文献

[1] Yu, H.; Zeng Y.X.; Li, N.W., et al., Sci. Adv. 2022, 8: eabm5766.

[2] Sun, P.X.; Cao, Z.J.; Zeng, Y.X., et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61: e202115649.

[3] Zeng, Y.X., Sun, P.X., Pei, Z.H., et al., Adv. Mater. 2022, 34: 2200342.

[4] Xu, Y.; Fan, G. L.; Sun, P. X.; et al., Angew. Chem., Int. Ed. 2023, 62: e202303529.