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我院特聘教授吳飛翔在《Advanced Materials》發表最新研究成果

發布時間:2019-09-23    瀏覽次數:317    打印


       近日,中南大學冶金與環境學院特聘教授吳飛翔與中國科學技術大學余彥教授聯合在材料領域國際頂級期刊《Advanced Materials》發表了關于高比能金屬氟化鐵-鋰電池的最新研究成果,題為“3D Honeycomb Architecture Enables a High-Rate and Long-Life Iron (III) Fluoride–Lithium Battery”的研究論文(inside封面論文)。吳飛翔教授為第一作者兼通訊作者,中南大學為第一作者和通訊作者單位,余彥教授為共同通訊作者。

有色金屬氟化物-鋰電池在體積和質量能量密度上都具有明顯優勢,其中未來具有代表性的CuF2-Li和FeF3-Li電池的能量密度是目前基于商業化嵌入型正極材料的鋰離子電池的2-3倍。此外,與Ni和Co比較,Fe和Cu元素豐度較高、價格和毒性較低,更適合大規模使用。然而,金屬氟化物正極材料存在電子導電性差、電化學反應可逆性差、極化大和活性物質溶解流失等問題,從而導致該類電池電化學性能差、庫倫效率低,難以利用。另外,有色金屬氟化物在高溫下不穩定,因此很難合成出純度高、晶形良好,且具有特定形貌的金屬氟化物復合材料。

本項工作開發出了溶膠凝膠-高溫發泡碳化-低溫氣相氟化技術,實現了三維蜂窩結構金屬氟化鐵-碳復合材料的可控制備。研究發現三維蜂窩碳骨架加快了金屬氟化物電極內部電子和離子傳輸,防止了活性材料的溶解,穩定了電化學反應界面。FeF3@C復合材料正極在2.2和5.3 mg cm?2高活性材料負載條件下仍展現出優越的電化學性能,充放電倍率高達100C,不同充放電倍率下1000次循環的容量保持率為85%。相關研究得到了國家青年海外人才項目、中南大學創新驅動計劃項目的支持。

吳飛翔教授致力于材料冶金、高比能電池材料及其電解液的應用基礎研究。此前(今年5月)在材料領域國際頂級期刊《Advanced Functional Materials》(影響因子15.621,JCR一區,自然指數期刊)上發表了關于高比能鋰-硫電池的相關研究成果(第一作者,中南大學為第二單位),報道了廉價的天然粘土礦物-蛭石(Vermiculite)可直接作為高性能鋰-硫電池限硫載體,其雙電層效應能夠有效抑制多硫化鋰的溶解與穿梭效應。



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