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皇冠娱乐数理与统计学院吴建宝副教授在锂硫电池阴极材料领域发表最新研究成果

时间:2018-06-13浏览:10来源:科研处作者:

皇冠娱乐数理与统计学院吴建宝副教授与美国劳伦斯伯克利国家实验室的Senior Staff Scientist Ling-wang Wang共同在国际著名期刊《Journal of Materials Chemistry A》发表了二维框架C2N作为锂硫电池的潜在阴极:密度泛函的研究的成果。

 

锂硫电池因具有低成本、环境友好等特点被认为是最有发展潜力的下一代高能量密度储能器件之一,其正极材料单质硫的理论比容量和比能量可高达1675 mAh/g2567 Wh/kg,是目前商用锂过渡金属氧化物正极的五倍。然而,锂硫电池中多硫化物的穿梭效应导致的循环性能差是其面临的主要挑战,严重影响了商业化进程。该项研究中作者采用了量子计算化学与遗传算法相结合的全局结构搜索方法论证了C2N纳米片作为锂硫电池阴极材料的可行性,在考虑溶剂效应的情况下,计算结果表明多硫化物能够稳定无溶解地吸附在C2N纳米片基底上,从而较好地抑制其穿梭效应,且在加入C2N基底材料体系比能量仍高达1122.21 Wh/kg;能带计算表明尽管纯净C2N纳米片是具有1.96eV带隙的半导体,在吸附多硫化物后表现为金属性,所以也有效地改善了锂硫电池阴极材料的导电性;以上表明C2N纳米片是很有潜力的锂硫电池的阴极材料。

该成果以“2D framework C2N as a potential cathode for lithium-sulfur batteries: an ab initio density functional study为题发表在国际著名期刊《Journal of Materials Chemistry A》,该期刊是能源类的顶级期刊,重点刊登能源的承储、转换和可持续性的最新研究进展。根据美国科学信息研究所最新公布的期刊引证报告(Journal Citation Report, JCR),该期刊的最新影响因子为8.867。此项锂硫电池阴极材料方面的研究成果由于具有很高的创新性和重要性,收到主编和审稿人的高度评价,入选2018 Journal of Materials Chemistry A HOT Papers;同时该项研究成果受到国家自然科学基金(No. 11047164)、上海市教委专项(No.11XK11No.2011X34)以及美国能源部可再生能源电池材料研究计划(Renewal Energy of the U.S. Department of Energy under the Battery Materials Research (BMR) program)的支持。

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