王舜教授帶領(lǐng)的電池能源研發(fā)團(tuán)隊(duì)

 

生活中，電池能源無(wú)處不在，手機(jī)、相機(jī)、電腦、電動(dòng)車(chē)等設(shè)備上都有它們的身影。但是，你想過(guò)沒(méi)有電池的生活嗎？隨著化石能源的日益枯竭和環(huán)境惡化問(wèn)題的日益嚴(yán)重，尋找清潔、高效、安全的新能源成為當(dāng)前急需解決的重大問(wèn)題。溫州大學(xué)化材學(xué)院王舜教授帶領(lǐng)的電化學(xué)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合美國(guó)阿爾貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、加拿大滑鐵盧大學(xué)團(tuán)隊(duì)共同致力于“能源儲(chǔ)存”的研究，在電池能源發(fā)展方面取得了優(yōu)異的成績(jī)。系列成果發(fā)表影響因子> 10的國(guó)際權(quán)威論文10余篇，包括Nature Communication、Journal of the American Chemical Society、Advanced Materials、Advanced Energy Materials、Nano Energy以及Energy Storage Materials等。獲授權(quán)中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利20余項(xiàng)，國(guó)際發(fā)明專(zhuān)利1 項(xiàng)。

 

固硫新機(jī)制，鋰硫電池新發(fā)展

 

目前，市場(chǎng)上大多數(shù)供能和儲(chǔ)能設(shè)備主要是鋰電池及鉛酸電池，但是在電池的容量、快速充放電、使用壽命和安全等方面都有些局限性，而且對(duì)環(huán)境也會(huì)造成一定性的污染。普遍認(rèn)為，鋰硫二次電池被認(rèn)為是未來(lái)鋰離子電池最理想的替代品，鋰硫二次電池具有價(jià)格低廉、環(huán)境友好、理論比能量高等優(yōu)點(diǎn)，特別是硫在地球中儲(chǔ)量豐富，而且理論容量和比能量是傳統(tǒng)鋰電池正極材料的10倍以上。

 

然而，鋰硫電池在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中仍存在硫活性物質(zhì)易溶失導(dǎo)致性能大幅衰減等關(guān)鍵難題，實(shí)現(xiàn)有效“固硫”成為目前亟待解決的問(wèn)題。據(jù)了解，該學(xué)院創(chuàng)新性地應(yīng)用π-π堆積作用把低成本的蒽醌類(lèi)有機(jī)小分子自組裝于石墨烯表面，簡(jiǎn)便地構(gòu)建了高載硫的小分子功能化石墨烯/硫復(fù)合正極材料。首次發(fā)現(xiàn)并通過(guò)蒽醌類(lèi)小分子對(duì)多硫化鋰強(qiáng)烈的“化學(xué)吸附固硫作用”，實(shí)現(xiàn)了硫活性物質(zhì)溶失的有效抑制，為創(chuàng)制低成本、長(zhǎng)壽命、高比能鋰硫電池的硫正極材料開(kāi)創(chuàng)了新的思路與方法。研究成果發(fā)表在Nat. Commun. 2018 (9) 705(英國(guó)《自然通訊》雜志，影響因子12.124)上，并被邀在Adv. Mater.（影響因子19.79）上發(fā)表綜述論文（Adv. Mater.2018, e1705590）。該新型鋰硫電池正在溫州大學(xué)新材料與產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院進(jìn)行中試開(kāi)發(fā)。

 

改良催化劑，氫燃料電池的經(jīng)典范例

 

除了鋰硫二次電池是未來(lái)鋰電池的替代品外，氫燃料電池也是備受大眾關(guān)注。氫燃料電池以氫氣和空氣為原料，不釋放有毒污染物，被認(rèn)為是21世紀(jì)真正的綠色能源。目前氫燃料電池的大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用一方面存在缺少發(fā)展壽命長(zhǎng)、高活性、低成本陰極氧化還原催化劑的難題，另一方面面臨著缺少制氫材料的高效、安全的挑戰(zhàn)。

 

王舜教授介紹說(shuō)，在陰極氧化還原電催化劑方面，該團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)了催化惰性的本征石墨烯向高催化性能的轉(zhuǎn)變，開(kāi)創(chuàng)性的運(yùn)用了鹵代烴原位脫鹵聚合技術(shù)把石墨烯量子點(diǎn)鑲嵌于石墨烯納米帶上，首次構(gòu)建了具有高活性位點(diǎn)的無(wú)金屬全碳催化劑，具有目前燃料電池陰極最高的氧化還原性，成為氫燃料電池研究的經(jīng)典范例。而制氫技術(shù)的關(guān)鍵是光催化材料，團(tuán)隊(duì)利用碲納米管技術(shù)為解決傳統(tǒng)硫化鎘基光催化劑活性低的難題提供了新的途徑與方法。

 

能源電池離不開(kāi)科研研究，溫大化材學(xué)院電化學(xué)團(tuán)隊(duì)從能量?jī)?chǔ)存與轉(zhuǎn)化材料的活性起源和作用機(jī)理出發(fā)，圍繞能源材料的高效清潔制備、表界面性質(zhì)調(diào)控以及多尺度結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系展開(kāi)研究，助推電池能源邁步新臺(tái)階。

 

 

王舜教授簡(jiǎn)介

 

溫大教授潛心電池研究 助推電池能源邁步新臺(tái)階

王舜，溫州大學(xué)甌江特聘教授，加拿大滑鐵盧大學(xué)、韓國(guó)全南大學(xué)、江蘇大學(xué)博士生導(dǎo)師，加拿大滑鐵盧大學(xué)、中科院蘇州納米所、深圳大學(xué)的聯(lián)合博士后指導(dǎo)師，溫州大學(xué)化學(xué)與材料學(xué)院院長(zhǎng)。長(zhǎng)期致力于清潔能源材料的原創(chuàng)性設(shè)計(jì)與合成、微觀結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)調(diào)控與表征、以及能量轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究與產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)，取得了系列原創(chuàng)性的研究成果，在國(guó)際化學(xué)與材料學(xué)界產(chǎn)生了良好的學(xué)術(shù)影響。以通訊作者發(fā)表包括Nat. Commun. (IF=12.13)、J. Am. Chem. Soc. (IF=13.86)、 Adv. Mater. (IF=19.79)、Adv. Energy Mater. (IF=16.72)、Energy Storage Mater. (IF=12.38)等權(quán)威學(xué)術(shù)論文80余篇，多項(xiàng)研究成果被全球科技媒體如英國(guó)的《Nature China》作為研究亮點(diǎn)報(bào)道。獲授權(quán)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利20多項(xiàng)，出版教材2部。多次組織和擔(dān)任國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議大會(huì)主席和副主席，應(yīng)邀在國(guó)際會(huì)議或科研院所作大會(huì)、分會(huì)及主題報(bào)告50余場(chǎng)。先后入選并擔(dān)任中國(guó)化學(xué)會(huì)電化學(xué)委員會(huì)委員、國(guó)際電化學(xué)能源科學(xué)院理事會(huì)理事、浙南科技城-溫州大學(xué)新材料與產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院院長(zhǎng)以及浙江省化學(xué)一流學(xué)科方向帶頭人，獲評(píng)國(guó)際鋰電池學(xué)會(huì)獎(jiǎng)、教育部自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、浙江省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)以及浙江省優(yōu)秀教師等，與國(guó)際頂級(jí)出版集團(tuán)John Wiley & SonsInc.公司合作創(chuàng)辦碳能源領(lǐng)域權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《Carbon Energy》（力爭(zhēng)影響因子超過(guò)20），并擔(dān)任主編。