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储能名人汇美国华盛顿大学曹国忠教授成果精 [复制链接]

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今天我们要介绍的是国际著名的纳米材料科学家——美国华盛顿大学(西雅图)材料科学与工程系Boeing-Steiner终身讲席教授曹国忠老师,师从无机材料泰斗严东升院士。

曹教授的研究主要集中在纳米材料的合成及其在电化学储能器件中的应用,涉及二次电池系统、材料表界面特性研究以及离子型电容杂化储能系统的开发,Google学术h因子高达,多次入选WOS高被引学者(材料/化学)。

下面,我们系统地总结了曹教授课题组近期的研究论文、综述和高被引论文,共计9篇,主要按照以下三方面展开:

1.水系Zn离子储能系统

2.离子型电容器及锂硫电池

3.太阳能电池

1.AdvancedMaterials综述:可充电电池和钙钛矿太阳能电池中活性材料的表界面调控

随着当今社会快速发展,清洁可持续能源的需求也处于不断增长的过程中,这在一定程度上推动了科学家对能源转换和储能装置中新型活性材料的设计和开发。其中,研究不同材料之间的表界面特性是实现高能量密度电池和高效太阳能电池的最可靠和最佳研究途径之一。

近年来,金属卤化物钙钛矿太阳能电池(Metal‐halideperovskitesolarcells,PSCs)是最有前途的光伏材料之一,其功率转换效率(powerconversionefficiency,PCE)在不到10年内飙升至超过25%,这种进展主要是通过控制结晶度和表面/界面缺陷实现的。可充电电池(Rechargeablebatteries,RBs)通过电极和电解质之间的界面上的氧化还原反应,能够可逆地转换电能和化学能。有源组件之间的(电)化学和光电兼容性是优化功率转换和能量存储性能的基本设计考虑因素。

基于此,华盛顿大学曹国忠教授课题组对这些器件中活性材料的界面和界面间的形成和功能进行了重点讨论和关键分析,并描述了用于克服当前挑战的前瞻性策略。这些策略主要围绕着控制RBs和PSCs的各种界面的化学成分、缺陷、稳定性和钝化。综述第一作者是ChaofengLiu博士。

Title:Interphases,Interfaces,andSurfacesofActiveMaterialsinRechargeableBatteriesandPerovskiteSolarCells.

Authors:ChaofengLiu,JifengYuan,RobertMasse,XiaoxiaoJia,WenchaoBi,ZacharyNeale,TingShen,MengXu,MengTian,JiqiZheng,JianjunTian*,GuozhongCao*.AdvancedMaterials.,DOI:10.2/adma..

2.AdvancedMaterials综述:储能器件中的基础设施建设-构建高效稳定电荷传输网络的基本策略、挑战与展望

在储能器件中,电荷传输网络系统控制着整个电化学系统和期间的核心性能和安全性。然而众所周知的是,整个系统的各个组分以及电池组装生产工艺是共同绑定、同时进行的,影响其性能或者结构的因素不仅繁多而且相互交错,因此实现其结构和性能的可控性也就极具挑战性。

随着电池技术的发展,人们渐渐转向追求系统的高能量密度、高功率密度、高安全性、以及对出色的循环稳定乃至机械韧性都提出了更高的期望。

基于此,华盛顿州立大学YuWang博士和华盛顿大学GuozhongCao教授围绕复合电极中的离子/电子传输网络的主题,在国际材料学顶刊AdvancedMaterials上将相关策略、挑战以及展望进行了综合介绍、分析讨论和总结。由于电荷传输网络(即电子和离子传输通道)本身并不是某个独立的可拆分的电池组件,其结构组成都是各个电池组分以及电池组装过程共同调控的结果。

作者指出,构建高效稳定电荷传输网络所面临的主要挑战来自系统中的各个方面,包括组分本身特性与形貌的可控性、复合电极内部复杂多变的结构与组分空间、传输网络在微观宏观尺度上结构与性能表征、以及从机理上如何理解传输网络结构与电池性能之间关系等等,因此在综述中作者也特别从活性材料、粘接剂、电极涉及、孔结构等方面介绍了性能增强手段。最后,作者提出开发几种高效表征技术,用于分析电荷传输物理网络的空间结构及性能,从机理上弄清电池具体性能之间的内在联系是一项挑战。

Title:StrategiesforBuildingRobustTrafficNetworksinAdvancedEnergyStorageDevices:AFocusonCompositeElectrodes

Authors:YuWang,XueweiFu,MinZheng,Wei‐HongZhong,GuozhongCao.AdvancedMaterials.,DOI:10.2/adma..

3.EnergyandEnvironmentalScience综述:面向商业化太阳能电池的钙钛矿薄膜规模化制备

钙钛矿太阳能电池因其制备方式简单和优异的光电性能而备受

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