教授

博士生導師

材料科學與工程

中國科學技術大學

1997.09-2001.07 安徽大學 應用化學 學士學位 2002.09-2006.12 中國科學技術大學 材料學 博士學位 2007.01-2008.12美國佛羅里達國際大學博士后2009.01-2011.01德國馬普固體研究所洪堡學者2011.02-2011.12北京航空航天大學副教授2012.01-至今中國科學技術大學教授

論文標題：Graphene-Based Composites as Advanced Electrodes for Energy Storage 論文簡介：　　石墨烯是一個兩維單層石墨片，其表現出許多獨特且吸引人的性質，例如，超高導電性，高導熱性，高比表面積，穩定的化學性能。這些特性致使石墨烯成為一種構建三維導電網絡優良材料，從而能夠大幅提高鋰離子和鈉離子的電極材料的電化學儲能性能。然而，由于石墨烯高的比表面積和片層間的強烈疏水作用力，石墨烯極其容易聚集成石墨片，導致對基于石墨烯的電極材料的電化學性能并不令人滿意，相比起始電極材料，性能的提升并不顯著。另一方面，當前電極材料基于多種儲能存儲機制，其中某些類型的電極材料對其存在的導電石墨烯網絡進一步提出更高其他要求。例如錫基材料，金屬氧化物，以及金屬硫化物等擁有高理論容量的電極材料，其進行鋰化/脫鋰化的同時伴隨巨大的體積變化，從而破壞了起始構建的石墨烯的網絡，導致這些類型的石墨烯基復合材料表現出低的容量釋放和差的循環壽命。因此，對于不同儲能機制的電極材料，針對性地設計和構筑具有特定納米結構的石墨烯基復合電極材料非常必要，也是一項具有挑戰性的課題。在這項研究中，我們對于各種不同類型的電極材料，設計和合成料具有不同特征的納米結構的復合材料。例如，針對基于相轉變儲鈉的NASICON型NaTi2(PO4)3(NTP)和Na3V2(PO4)(NVP)電極材料，我們設計并合成了三維石墨烯網絡包裹得NTP納米粒子的復合材料(0D-NTP(∈)3D-GN)以及石墨烯和無定形碳雙層包裹NVP納米晶復合材料(NVP@C@RGO )。三維石墨烯網絡增加了電子/離子傳遞動力學和提升電極結構穩定性，使得獲得的復合電極材料在充放電倍率，長循環壽命以及初始庫侖效率方面表現出優異的電化學性能。針對循環過程中體積變化大的錫基復合電極材料，我們提出和合成出三維(3D)多孔石墨烯網絡包裹得錫基納米粒子復合材料。預存的相互連接的納米尺寸的孔道為活性材料體積變化提供必要的空間，防止它們在循環的過程中破壞石墨烯網絡框架，并允許鋰離子通過間隙中的電解質快速地接觸到活性材料的表面。其次，導電石墨框架可以阻止納米顆粒的聚集，促進電子轉移，和穩定固態電解質膜(SEI)的形成。因此，所獲得的復合材料具有高的可逆容量和杰出的充放電倍率能力，以及超長循環穩定性。針對多硫化合物的溶解導致的容量不穩定的硫電極材料，我們制備出一個具有自支持，分層次納米結構的石墨烯基多孔碳—硫(GPC-S)薄膜。三維石墨烯網絡促進電子和鋰離子傳輸，與此同時石墨烯表面的微孔碳提供了大量的微孔孔道，其不僅可以容納硫而且能夠抑制多聚硫化合物的溶解。因而，所得到的GPC-S膜不僅表現出良好的機械柔韌性，而且在容量釋放和容量衰減方面也展示出優異的電化學性能。

中國青年科技獎

1997.09-2001.07 安徽大學 應用化學 學士學位 2002.09-2006.12 中國科學技術大學 材料學 博士學位 2007.01-2008.12美國佛羅里達國際大學博士后2009.01-2011.01德國馬普固體研究所洪堡學者2011.02-2011.12北京航空航天大學副教授2012.01-至今中國科學技術大學教授

中國青年科技獎

論文標題：Graphene-Based Composites as Advanced Electrodes for Energy Storage 論文簡介：　　石墨烯是一個兩維單層石墨片，其表現出許多獨特且吸引人的性質，例如，超高導電性，高導熱性，高比表面積，穩定的化學性能。這些特性致使石墨烯成為一種構建三維導電網絡優良材料，從而能夠大幅提高鋰離子和鈉離子的電極材料的電化學儲能性能。然而，由于石墨烯高的比表面積和片層間的強烈疏水作用力，石墨烯極其容易聚集成石墨片，導致對基于石墨烯的電極材料的電化學性能并不令人滿意，相比起始電極材料，性能的提升并不顯著。另一方面，當前電極材料基于多種儲能存儲機制，其中某些類型的電極材料對其存在的導電石墨烯網絡進一步提出更高其他要求。例如錫基材料，金屬氧化物，以及金屬硫化物等擁有高理論容量的電極材料，其進行鋰化/脫鋰化的同時伴隨巨大的體積變化，從而破壞了起始構建的石墨烯的網絡，導致這些類型的石墨烯基復合材料表現出低的容量釋放和差的循環壽命。因此，對于不同儲能機制的電極材料，針對性地設計和構筑具有特定納米結構的石墨烯基復合電極材料非常必要，也是一項具有挑戰性的課題。在這項研究中，我們對于各種不同類型的電極材料，設計和合成料具有不同特征的納米結構的復合材料。例如，針對基于相轉變儲鈉的NASICON型NaTi2(PO4)3(NTP)和Na3V2(PO4)(NVP)電極材料，我們設計并合成了三維石墨烯網絡包裹得NTP納米粒子的復合材料(0D-NTP(∈)3D-GN)以及石墨烯和無定形碳雙層包裹NVP納米晶復合材料(NVP@C@RGO )。三維石墨烯網絡增加了電子/離子傳遞動力學和提升電極結構穩定性，使得獲得的復合電極材料在充放電倍率，長循環壽命以及初始庫侖效率方面表現出優異的電化學性能。針對循環過程中體積變化大的錫基復合電極材料，我們提出和合成出三維(3D)多孔石墨烯網絡包裹得錫基納米粒子復合材料。預存的相互連接的納米尺寸的孔道為活性材料體積變化提供必要的空間，防止它們在循環的過程中破壞石墨烯網絡框架，并允許鋰離子通過間隙中的電解質快速地接觸到活性材料的表面。其次，導電石墨框架可以阻止納米顆粒的聚集，促進電子轉移，和穩定固態電解質膜(SEI)的形成。因此，所獲得的復合材料具有高的可逆容量和杰出的充放電倍率能力，以及超長循環穩定性。針對多硫化合物的溶解導致的容量不穩定的硫電極材料，我們制備出一個具有自支持，分層次納米結構的石墨烯基多孔碳—硫(GPC-S)薄膜。三維石墨烯網絡促進電子和鋰離子傳輸，與此同時石墨烯表面的微孔碳提供了大量的微孔孔道，其不僅可以容納硫而且能夠抑制多聚硫化合物的溶解。因而，所得到的GPC-S膜不僅表現出良好的機械柔韌性，而且在容量釋放和容量衰減方面也展示出優異的電化學性能。