王舜教授帶領的電池能源研發(fā)團隊

 

生活中，電池能源無處不在，手機、相機、電腦、電動車等設備上都有它們的身影。但是，你想過沒有電池的生活嗎？隨著化石能源的日益枯竭和環(huán)境惡化問題的日益嚴重，尋找清潔、高效、安全的新能源成為當前急需解決的重大問題。溫州大學化材學院王舜教授帶領的電化學團隊聯(lián)合美國阿爾貢國家實驗室、加拿大滑鐵盧大學團隊共同致力于“能源儲存”的研究，在電池能源發(fā)展方面取得了優(yōu)異的成績。系列成果發(fā)表影響因子> 10的國際權(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)中國發(fā)明專利20余項，國際發(fā)明專利1 項。

 

固硫新機制，鋰硫電池新發(fā)展

 

目前，市場上大多數(shù)供能和儲能設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，而且對環(huán)境也會造成一定性的污染。普遍認為，鋰硫二次電池被認為是未來鋰離子電池最理想的替代品，鋰硫二次電池具有價格低廉、環(huán)境友好、理論比能量高等優(yōu)點，特別是硫在地球中儲量豐富，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，鋰硫電池在實際應用過程中仍存在硫活性物質(zhì)易溶失導致性能大幅衰減等關(guān)鍵難題，實現(xiàn)有效“固硫”成為目前亟待解決的問題。據(jù)了解，該學院創(chuàng)新性地應用π-π堆積作用把低成本的蒽醌類有機小分子自組裝于石墨烯表面，簡便地構(gòu)建了高載硫的小分子功能化石墨烯/硫復合正極材料。首次發(fā)現(xiàn)并通過蒽醌類小分子對多硫化鋰強烈的“化學吸附固硫作用”，實現(xiàn)了硫活性物質(zhì)溶失的有效抑制，為創(chuàng)制低成本、長壽命、高比能鋰硫電池的硫正極材料開創(chuàng)了新的思路與方法。研究成果發(fā)表在Nat. Commun. 2018 (9) 705(英國《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新材料與產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院進行中試開發(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，被認為是21世紀真正的綠色能源。目前氫燃料電池的大規(guī)模商業(yè)化應用一方面存在缺少發(fā)展壽命長、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，在陰極氧化還原電催化劑方面，該團隊在國際上率先實現(xiàn)了催化惰性的本征石墨烯向高催化性能的轉(zhuǎn)變，開創(chuàng)性的運用了鹵代烴原位脫鹵聚合技術(shù)把石墨烯量子點鑲嵌于石墨烯納米帶上，首次構(gòu)建了具有高活性位點的無金屬全碳催化劑，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，團隊利用碲納米管技術(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。

 

能源電池離不開科研研究，溫大化材學院電化學團隊從能量儲存與轉(zhuǎn)化材料的活性起源和作用機理出發(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)系展開研究，助推電池能源邁步新臺階。

 

 

王舜教授簡介

 

溫大教授潛心電池研究 助推電池能源邁步新臺階

王舜，溫州大學甌江特聘教授，加拿大滑鐵盧大學、韓國全南大學、江蘇大學博士生導師，加拿大滑鐵盧大學、中科院蘇州納米所、深圳大學的聯(lián)合博士后指導師，溫州大學化學與材料學院院長。長期致力于清潔能源材料的原創(chuàng)性設計與合成、微觀結(jié)構(gòu)的生長調(diào)控與表征、以及能量轉(zhuǎn)換與存儲的應用基礎研究與產(chǎn)業(yè)化開發(fā)，取得了系列原創(chuàng)性的研究成果，在國際化學與材料學界產(chǎn)生了良好的學術(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)威學術(shù)論文80余篇，多項研究成果被全球科技媒體如英國的《Nature China》作為研究亮點報道。獲授權(quán)國家發(fā)明專利20多項，出版教材2部。多次組織和擔任國際學術(shù)會議大會主席和副主席，應邀在國際會議或科研院所作大會、分會及主題報告50余場。先后入選并擔任中國化學會電化學委員會委員、國際電化學能源科學院理事會理事、浙南科技城-溫州大學新材料與產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院院長以及浙江省化學一流學科方向帶頭人，獲評國際鋰電池學會獎、教育部自然科學獎二等獎、浙江省科學技術(shù)獎一等獎、二等獎以及浙江省優(yōu)秀教師等，與國際頂級出版集團John Wiley & SonsInc.公司合作創(chuàng)辦碳能源領域權(quán)威學術(shù)期刊《Carbon Energy》（力爭影響因子超過20），并擔任主編。