主讲人：余彦，中国科学技术大学教授
时 间：2021年5月14日，15:10-15:50
地 点：物电学院A栋316
联系人：马建民
讲座摘要：硫/硒（S/Se）基电极材料由于具有高的理论容量，已经在锂/钠离子电池中受到了广泛的研究和关注。但是，该类材料在钾离子电池中的应用却鲜有报道，主要原因是钾硫/硒电池面临着更严峻的挑战，比如在充放电过程中材料的中间产物溶解损失严重，电极体积变化巨大及金属钾活泼性高易发生副反应等，这些问题会导致电池的可逆容量低，循环稳定性差，难以满足实际应用的需求。因此，我们课题组近期通过明晰硫/硒电极的储钾机理，设计材料的组成和构筑特殊微纳结构，开发出了高比容量，长循环寿命和高倍率性能的钾硫/硒电池系统。首先，我们通过简单的抽滤法制备了一种氮氧共掺杂的三维连通的多孔碳薄膜，然后采用熔融扩散法，将硒限域在薄膜的微孔中，成功制备出了一种柔性自支撑的硒/碳复合薄膜电极。将薄膜硒电极应用于钾离子电池中，在0.8 A g-1电流密度下，循环700圈仍具有高达335 mAh g-1的可逆容量，该性能优于迄今为止文献报道的数值。该电极材料优异的电化学性能，一方面得益于对材料孔结构的精细调控，可以有效增强电极的导电性，同时提高硒的负载量；另一方面源于杂原子的掺杂，加强了对硒及其还原产物的吸附作用，从而提高了硒的利用率和电极的稳定性。在近期研究中，我们发现二硫化硒（SeS2: 1123 mAh g-1）相比于硒（Se: 675 mAh g-1）具有更高的理论容量, 因此，使用二硫化硒电极有望进一步提高钾离子电池的能量密度。我们通过构筑一种高氮元素掺杂的多孔碳，将熔融的二硫化硒封装在孔内，同时利用碳基体中掺杂的氮（尤其是吡啶氮和吡咯氮）对反应中间产物的强化学吸附效果，提高了活性材料的利用率，缓解了体积膨胀，保证了电极结构的稳定性。相对于复合硫电极（335 Wh kg-1）和硒电极（337 Wh kg-1），我们设计的二硫化硒复合材料可以提供高达533 Wh kg-1的能量密度, 表明二硫化硒材料在钾离子电池中具有极佳的应用前景。
主讲人简介：余彦，中国科学技术大学教授。主要研究方向为高性能锂离子电池、钠离子电池、锂硫电池等关键电极材料的设计、合成及储能机制。目前在Science, Nature Energy, Adv. Mater.等国际著名期刊上发表论文200余篇，其中包括以通讯作者发表Adv. Mater. 30余篇。SCI他引15000余次，H因子70。入选“科睿唯安”以及“爱思唯尔”材料类高被引学者榜单。获德国洪堡基金会“索菲亚奖”、德国Wiley出版社“Outstanding Young Researcher”、中国硅酸盐学会青年科技奖、德国Wiley出版社“Small Young Innovators”奖、Elsevier出版社“Materials Today Rising Star”奖、Nano Research “Young Innovators Award” in Nano Energy、中国化工学会侯德榜科技青年奖、中国青年科技奖、安徽省自然科学一等奖 （第一完成人）等奖项。
