我校先进电化学能源研究院、材料科学与工程学院李喜飞教授团队近日在材料与能源领域国际顶级期刊《Nano Energy》（影响因子15.548）上发表题为‘Controlled Design of Metal Oxide-based (Mn2+/Nb5+) Anodes for Superior Sodium-ion Hybrid Supercapacitors: Synergistic Mechanisms of Hybrid Ion Storage（我校为该论文第一单位，秦戬副教授为第一作者，李喜飞教授为唯一通讯作者）’和‘A review of mechanics-related material damages in all-solid-state batteries: Mechanisms, performance impacts and mitigation strategies（我校院士工作室张久俊院士和李喜飞教授均为通讯作者）’学术论文。
秉承同时提高储能设备的能量密度和功率密度的宗旨，锂/钠离子混合超级电容器（Li/Na-HSCs）受到了广泛研究。Li/Na-HSCs的正极材料通常基于电容型的双层电容和赝电容反应机制，电荷转移过程主要发生在电极的表面，其可极大的加速充放电过程中的电荷传输。而其负极材料通常基于电池型插层和法拉第反应机制，电荷转移过程主要发生在电极的体相内部，而离子在固相材料中巨大的扩散能垒使该反应动力学迟缓，难以与正极相匹配。因此，负极材料的研究尤为重要。
秦戬副教授在论文中提出利用盐模板辅助化学气相沉积的方法合成了中空碳纳米盒内嵌氧化锰负极材料（MnO@HCNb）。通过电化学分析，异位Raman，以及第一性原理计算等手段深入探究了其充放电过程中钠离子的嵌入脱出机理。得知其独特的优势：（1）中空内腔不仅为电极的体积变化提供了空间，而且促进了电解质的渗透，将固相离子扩散路径缩短至纳米级，增强了动力学过程；（2）核-壳结构不仅可以减轻储钠过程中的内应力，而且可以将MnO的转换反应限制在碳壳内部，从而诱导了大量的Mn/Na2O界面，降低钠离子扩散势垒；（3）电容性主导的法拉第反应和离子表面/缺陷吸附反应使电极具有快速的电荷转移过程，进一步加速了电化学反应。基于此, 作为半电池该负极可在5 A g-1的电流密度下循环10000圈，并具有88.6 %的容量保持率。与活性碳材料组装为钠离子混合超级电容器（MnO@HCNb//AC），其可提供最大116 Wh kg-1的能量密度和4.2 kW kg-1的功率密度。
全文链接：
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.104594
全文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285520301026
近日，材料科学与工程学院青年教师路旭博士在材料与能源领域国际顶级期刊《Nano Energy》上发表题为‘High energy density with ultrahigh discharging efficiency obtained in ceramic-polymer nanocomposites using a non-ferroelectric polar polymer as matrix’的研究论文。西安理工大学为该论文第一单位，路旭博士为第一作者兼通讯作者，奥本大学Z.-Y. Cheng教授为共同通讯作者。
电介质储能具有功率密度大、充放电循环性能好等优点，被认为是可用于脉冲功率电子系统的一项核心技术，其中陶瓷-聚合物纳米复合材料是广受关注的研究热点。当今广泛研究的陶瓷-聚合物纳米复合储能材料大多采用铁电类聚合物（如PVDF及其共聚物）作为基体，由于本征的铁电性损耗，这类复合材料均具有难以克服的充放电效率较低、发热严重等问题；而利用具有线性充放电特性的非极性聚合物（如PP）作为复合材料基体，又具有加工制备困难、复合材料微观均匀性和界面特性难以控制等缺点。如何在兼顾制备工艺便宜性的前提下实现具有高储能密度和高充放电效率的陶瓷-聚合物纳米复合材料，是电介质储能领域一项极具挑战的研究内容。
路旭博士在论文中提出利用非铁电极性聚合物作为陶瓷-聚合物纳米复合材料的基体，从而实现具有很高充放电效率的纳米复合储能材料的研究新思路，并在实验上进行了验证。实验结果表明：该材料体系可由当今广泛使用的溶液共混法制备，利用旋涂工艺制备的柔性复合材料薄膜具有均匀致密的微观结构和良好的界面特性；其充放电效率较以铁电类聚合物为基体的复合材料具有极大的优势，其介电性能具有更优的温度和频率稳定性。本论文的研究内容为陶瓷-聚合物纳米复合储能材料研究指出了一个新的思路和方向，展现出重要的工程应用价值。
路旭博士的研究方向主要包括先进复合材料、功能陶瓷材料、新型传感器设计等。近几年在Nano Energy，Composites Science and Technology，Composites Part B-Engineering，Journal of the European Ceramic Society，Journal of Alloys and Compounds，Ceramics International，Sensors and Actuators A-Physical等学术期刊发表论文20余篇。
全文链接：
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.104551
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