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物理學院杜菲教授科研團隊研究成果在《自然?通訊》上發表

時間:2019-07-21    點擊:

  日前财富彩票网址,我院杜菲教授課題組與美國俄勒岡州立大學、加州大學河濱分校财富彩票网址、阿貢國家實驗室等研究團隊合作,在新型二次電池載流子拓撲嵌入脫出行為等研究方向取得重要進展。相關研究成果以“Reversible intercalation of methyl viologen as a dicationic charge carrier in aqueous batteries”為題,于2019年7月19日在線發表于Nature Communications财富彩票网址。第一作者為我院2016級凝聚態物理專業博士研究生财富彩票网址、吉林大學十佳研究生魏芷宣博士。

  近年來财富彩票网址,以非金屬離子為載流子的水系二次電池體系以其在價格成本和電池安全性上的優勢,被視為規模儲能領域中的理想選擇。區別于金屬離子與宿主電極材料間的離子鍵作用财富彩票网址,非金屬載流子與電極之間的相互作用規律和拓撲嵌入脫出機制更是吸引了學術界廣泛關注。該研究團隊以芳香族甲基紫精離子(Methyl Viologen)和有機物分子3,4,9,10-苝四甲酸二酐(PTCDA)分別作為載流子和電極材料,構建了水系全有機物電池體系,并深入探究了非金屬離子二次電池體系內的化學鍵本質财富彩票网址,以及離子遷移和電荷儲存過程。


  值得指出,該研究提出的新型載流子-甲基紫精離子(Methyl Viologen)-具有目前二次電池研究中最大的離子半徑。盡管如此财富彩票网址,體系仍然展示出了良好的可逆比容量和出色的倍率性能财富彩票网址。這一發現挑戰了我們對于離子電池嵌入脫出反應活性受限于載流子半徑大小的傳統思維觀念。研究表明:甲基紫精離子的嵌入不僅僅引起了宿主有機物材料的結構相變财富彩票网址;同時,載流子嵌入脫出對電極材料分子內的化學鍵也產生了重要的影響财富彩票网址,電荷轉移過程更大程度上依賴于載流子與電極之間的極性共價鍵。該研究成果極大的拓展了二次電池載流子選擇的空間财富彩票网址,同時也為新型規模儲能電池體系的設計提供了新思路。該工作得到了省校共建項目、省科技廳自然科學項目和國際合作項目等基金的資助财富彩票网址。

  論文全文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41467-019-11218-5

  杜菲教授研究團隊在儲能電池新體系與關鍵電極材料的研發等方面開展了大量研究工作财富彩票网址,并取得了一定的創新性研究成果。近五年來,以通訊作者身份發表學術論文36篇,含Nature Communications 2篇财富彩票网址、Advanced Energy Materials 3篇、Advanced Functional Materials 1 篇、ACS Energy Letters 1篇;ESI高被引論文3篇,個人H-index 30财富彩票网址。部分研究成果被MaterialsView, ChemistyView等科學媒體亮點報道。


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