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物电院:水钠锰矿Na、K含量及结晶水调控用于高效储能
学术地点 物电学院A栋219 主讲人 夏晖,南京理工大学教授
讲座时间 2019年10月26日15:15-15:55

主题:水钠锰矿Na、K含量及结晶水调控用于高效储能

主讲人:夏晖,南京理工大学教授

时 间:2019年10月26日15:15-15:55

点:物电学院A栋219

联系人:鲁兵安

承办单位:物理与微电子科学学院

讲座摘要:与锂相比,钠和钾资源在地壳中分布广泛,丰度高,因而钠离子(钾离子)电池作为低成本、大规模储能应用具有很大优势和很好的前景。然而,钠(钾)离子质量较重且离子半径比锂大,这会导致Na+、K+在电极材料中脱嵌缓慢,影响电池的循环和倍率性能。相比于O3和P2的层状结构,水钠锰矿具有较大的层间距,适合快速的Na+和K+扩散,但受限于低Na、K含量和较多的层间结晶水,作为钠离子(钾离子)电池正极难以实现高比容量和长循环寿命。本工作通过对Mn3O4的氧化嵌Na反应,实现尖晶石到水钠锰矿的结构转变,通过Na含量、层间结晶水和多面体构型的调控,获得新型高Na含量的水钠锰矿正极材料。首次报道了Na/Mn摩耳比为1的高Na含量水钠锰矿材料,并通过构建新型Mn(OH)8六面体构型,实现了水钠锰矿层状材料在去除层间结晶水后保持0.7 nm的宽层间距,有效提高了水钠锰矿层状材料的结构稳定性。此外,在低K含量水钠锰矿的基础上,大家通过水热嵌K的方法,有效提高水钠锰矿的K含量,减少了结晶水含量,最终得到K0.77MnO2·0.23H2O。高K含量有效提高了水钠锰矿在充电态的结构稳定性,实现了高比容量、高倍率性能以及优良的循环稳定性。本工作通过Na、K及结晶水调控,为水钠锰矿材料的研究开拓了新方向,为高性能钠离子(钾离子)电池正极材料的开发提供了新思路。


主讲人概况:夏晖,南京理工大学材料科学与工程学院教授、博士生导师,江苏省杰出青年科学基金获得者、中国硅酸盐学会固态离子学分会理事、2018科睿唯安“高被引科学家”。先后于2000年和2003年在北京科技大学获得学士和硕士学位,后师从新加坡国立大学的吕力教授,并于2007年获得博士学位。博士毕业后在新加坡国立大学机械工程系从事博士后研究工作至2011年,于2011年初被引进到南京理工大学材料科学与工程学院,为格莱特纳米科技研究所纳米能源材料(NEM)课题组负责人。在Nat Commun、Adv Mater、ACS Nano、Adv Funct Mater、Adv Energy Mater、Nano Energy等期刊发表论文130余篇,相关论文被SCI论文引用超过8000余次。主要从事全固态薄膜锂电池,超级电容器以及新型储能体系关键材料与器件的研究,重点探索高性能全固态薄膜电池的批量制备技术、三维电池结构设计,为新一代高效储能器件在消费类电子、可穿戴设备、电动汽车、军工航天以及能源互联网中的广泛应用提供基础。

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