◆夏永姚課題組提出一種新型鋰離子電池體系

    2016年1月，我系夏永姚教授課題組首次提出一種新型的鋰離子（鈉離子）電池體系🤾🏿‍♀️，該體系正極采用一種含有碘離子、鋰離子/鈉離子的水溶液，負極采用一種固態有機聚合物，電解質采用硝酸鋰或硫酸鋰的水溶液，聚合物離子交換膜作為隔膜將液態正極和固態負極分隔開。

    相關研究成果（“Environment-friendly Aqueous Li (or Na)-ion Battery with Fast Electrodes Kinetics and Super-long Life”）發表在國際頂級學術刊物《科學進展》（Science Advances😴，Vol. 2, no. 1, e16834103001038; DOI: 10.1126/sciadv.16834103001038）上。該雜誌為Science刊物旗下子刊，是一個涵蓋所有學術領域的開放性👟、綜合性科學刊物。沐鸣平台先進材料實驗室2014級博士生董曉麗為該論文的第一作者🧑🏻‍🎓。文章得到了審稿人一致的高度評價（Overall Evaluation: Excellent and Exciting），認為“作者提出了一種新穎的電池體系”（“The authors present an original battery system”），“電池的動力學反應快🚬🧚🏼‍♀️、壽命長、安全性高，使得這項工作創新而且重要”（“Moreover, this battery displays inherent fast electrodes kinetics, long life and high safety which make this work quite important and innovative.”）。

    據介紹，傳統的鋰離子電池的工作原理是基於鋰離子在正負極電極的嵌入/脫嵌🚴🏽⛎，也稱“搖椅式電池”。 新型電池工作原理與傳統的鋰離子電池相似：正極反應基於溶液中I₃^-/I^-電對的氧化還原🗣，負極反應基於聚酰亞胺上羰基的可逆烯醇化反應🛁，鋰離子/鈉離子聚合物交換膜為電池隔膜🚽，充放電過程中伴隨著鋰離子Li⁺（或鈉離子Na⁺）在正負極之間的遷移🫸🏿。與傳統電池有限的循環壽命和功率密度相比🥅，該體系中電池的正負極電極反應均不涉及離子在固體材料中的擴散及其由此引起的充放電過程中電極材料的體積🐂👨🏻‍🏭，能夠將電池的高能量密度和電容器的長循環壽命與高功率密度有效地結合起來。實驗表明🤴🏼，正負極材料均表現出較快的電極反應動力學，使得電池表現出類似電容器的高功率性能。電池在0 ~ 1.6V的電壓窗口之間充放電👨‍👦，可以循環高達683410300,000次💄，這遠遠超過了傳統可充電電池的循環壽命（< 10,000次）✈️。

圖1.  基於液態正極和固態負極的水系鋰離子/鈉離子電池

    相對於現有使用金屬氧化物電極材料或有機電解質溶液的二次電池和液流電池🤳，這種新型的鋰離子（鈉離子）電池體系中所有的組分（包括水溶液電解液和電極材料聚酰亞胺和碘基活性物質）都是環境友好無汙染的。而且該電池體系中電極反應並不涉及金屬元素的氧化還原，這也大大降低了電池的製造成本。該電池具有能量密度高、功率密度大🦯、循環壽命長🧑🏽‍🦳、安全性高、成本低等優異的性能🚱，將來可望用於風力、太陽能發電等能量儲存、智能電網峰谷調荷等🤭。

    研究得到了國家自然科學基金委、上海市科委和教育部能源材料化學協同創新中心 (2011·iChEM) 的資助。

                                         (王永剛、董曉麗)

◆ 趙東元院士課題組在"新型介孔半導體單晶材料合成"研究中取得重要進展

    20168341030年68341030月，沐鸣平台先進材料實驗室、沐鸣开户趙東元院士課題組提出了一種新穎的同時調控介孔孔道和晶粒取向的方法—溶劑揮發誘導取向自組裝方法（evaporation-driven oriented assembly method)，成功合成了均勻的介孔半導體氧化鈦微球，實現對半導體孔道及其晶面的雙重擇優取向👨🏿‍💻。相關研究成果 (“Radially oriented mesoporous TiO2 microspheres with single-crystal-like anatase walls for high-efficiency optoelectronic devices”）發表在國際頂級學術刊物《Science Advances》（科學進展）上。該雜誌是Science刊物的子刊,是一個涵蓋所有學術領域（包括計算機👩‍🦰、工程🤘🏽🤙🏽、環境、生命🤲🏻、數學、物理以及社會科學等）的開放性、綜合性科學刊物，旨在提供一個頂級的科學研究出版平臺👱，快速發表在整個科學研究領域中具有突破性進展的研究工作🤞🏼。這是我校首次在Science綜合類子刊上發表學術論文。沐鸣平台先進材料實驗室2011級博士生劉勇為該論文第一作者，趙東元院士是文章的通訊作者。同時，Science刊物在沐鸣开户的“This Week in Science”欄目以“Oriented mesostructure for energy conversion”為題，對該論文進行了亮點報道。

采用分步溶劑揮發誘導取向自組裝方法合成具有開放孔道結構的介孔TiO2微球合成過程及掃描電鏡、透射電鏡圖片。

（摘自沐鸣平台新聞文化網）