我校應(yīng)用物理與材料學(xué)院以王付鑫博士、鄭得洲博士為核心成員的水系儲(chǔ)能材料團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種碳缺陷誘導(dǎo)策略實(shí)現(xiàn)可逆銻負(fù)極并成功應(yīng)用于水系堿性電池，相關(guān)成果發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)材料期刊《先進(jìn)材料(AdvancedMaterials)》（TOP1區(qū)，影響因子30.8）--Intrinsic carbon defects induced reversible antimony chemistry for high-energy aqueous alkaline batteries，我校王付鑫博士為論文第一作者，盧錫洪教授為通訊作者，五邑大學(xué)為第一完成單位。
成果簡(jiǎn)介：
水系堿性電池（AABs）由于其高能量和高功率密度、良好的安全性和易操作性等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用到儲(chǔ)能領(lǐng)域。然而，目前大多數(shù)研究主要集中在正極材料上，并取得了一些進(jìn)展，但負(fù)極的容量低和循環(huán)壽命短的問(wèn)題嚴(yán)重地限制了它們的應(yīng)用。銻（Sb）被認(rèn)為是一種有吸引力的負(fù)極材料，但由于SbO2-的動(dòng)力學(xué)行為受阻和成核不可控，它仍然存在容量低和穩(wěn)定性差的問(wèn)題。
因此，我校以王付鑫博士、鄭得洲博士為核心成員的課題組在中山大學(xué)盧錫洪教授指導(dǎo)下設(shè)計(jì)了一種全新富缺陷碳骨架(D-CS)，實(shí)現(xiàn)了在實(shí)際容量水平和高放電深度(DOD)下具有超長(zhǎng)循環(huán)穩(wěn)定性的高度可逆的Sb負(fù)極。豐富的本征碳缺陷可以有效地形成正電荷中心，從而削弱SbO2-與電極表面之間的靜電排斥，促進(jìn)快速離子動(dòng)力學(xué)并提供大量可控的成核位點(diǎn)。此外，D-CS的均勻電場(chǎng)分布可誘導(dǎo)Sb金屬的可控電鍍和剝離，從而有效提高其電化學(xué)可逆性并抑制不良反應(yīng)。最終，團(tuán)隊(duì)研制出Sb/D-CS電極實(shí)現(xiàn)了超過(guò)500小時(shí)的長(zhǎng)循環(huán)壽命，容量為2 mAh cm-2。在此基礎(chǔ)上，采用Sb/D-CS負(fù)極的Ni//Sb全電池也取得了新的突破，該電池在80 mA cm-2的超高電流密度下，可獲得13.5 mAh cm-2的超高容量和4500次的循環(huán)穩(wěn)定性。我們相信這項(xiàng)工作為開(kāi)發(fā)新型的水系堿性負(fù)極材料提供了一條極具創(chuàng)新的可借鑒的新途徑。
圖1.銻負(fù)極沉積示意圖(a) Sb在CS電極上的聚集和不均勻生長(zhǎng)，(b) Sb在D-CS電極上的均勻成核和橫向生長(zhǎng)。
團(tuán)隊(duì)介紹：
應(yīng)用物理與材料學(xué)院材料科學(xué)與工程新能源材料與器件學(xué)科方向現(xiàn)有博士20余人，逐漸形成一支結(jié)構(gòu)合理、素質(zhì)良好、充滿(mǎn)活力和發(fā)展后勁強(qiáng)的教學(xué)科研人才隊(duì)伍，在新型電池（鋰、鈉、鉀、鋅離子電池）、超級(jí)電容器、燃料電池等新能源材料領(lǐng)域有較高的科研學(xué)術(shù)水平。近三年來(lái)，新能源學(xué)科方向成員獲批國(guó)家自然科學(xué)基金9項(xiàng)、廣東省自然科學(xué)基金10項(xiàng)、廣東省教育廳項(xiàng)目12項(xiàng)，在鉀離子電池、鋅空電池、界面電化學(xué)機(jī)理、鋰電池電解質(zhì)等多個(gè)新能源領(lǐng)域取得了一系列研究成果，迄今以五邑大學(xué)為第一單位，在AdvancedMaterials、Nanoscale、EnergyStorage Materials等重要期刊上發(fā)表論文100余篇。本次成果是我院新能源材料與器件學(xué)科方向科研隊(duì)伍的第三篇Adv. Mater.，體現(xiàn)出我院高素質(zhì)科研人才隊(duì)伍的快速成長(zhǎng)和團(tuán)隊(duì)科研水平的不斷提高！其中，水系儲(chǔ)能材料團(tuán)隊(duì)于2019年由我校徐維教授、鄭得洲博士、王付鑫博士為核心成員組建而成，在中山大學(xué)盧錫洪教授指導(dǎo)下，開(kāi)展一系列水系儲(chǔ)能材料的研發(fā)應(yīng)用，如水系鋅離子電池、超級(jí)電容器、水系鎳基電池、銻負(fù)極等新型儲(chǔ)能材料及器件，并取得一定的成果進(jìn)展，在Adv.Mater.、J. Mater. Chem. A、Chemi.Eng.J.等國(guó)際刊物上發(fā)表論文十余篇。
（文/圖 應(yīng)用物理與材料學(xué)院）
