高比能二次电池电极材料研究获新进展

　　近日，2019年吉林省科学技术奖揭晓。由中国科学院长春应用化学研究所张新波研究员等完成的“高比能二次电池电极材料设计、合成及性能研究”成果荣获2019年吉林省自然科学奖一等奖。

　　二次电池作为一类重要的能量储存器件因具有绿色环保、能量密度高和循环寿命长等优点，已经被广泛应用于手机、笔记本电脑等电子产品。随着二次电池在新能源汽车和大规模储能等领域的广泛应用，对其性能提出了越来越高的要求，而设计和合成高性能电极材料是突破二次电池性能瓶颈的关键。

　　长春应化所科研人员聚焦二次电池电极材料的理性设计原则、可控合成方法和性能提升策略等关键科学问题，面向高比能二次电池开展了深入研究。他们开展了三维大孔和异质元素掺杂电极的设计、合成及电化学性能探索，解决了碳负极材料比容量低的难题，为下一代高性能锂/钠离子电池电极材料的开发提供了新思路；开展了金属氧化物负极的制备与一体化电极的构筑，大幅提高了电池的能量密度，为储能领域一体化电极的设计提供了经验；开展了绿色可再生有机电极材料设计、合成与储能机理研究，为下一代可再生有机电池电极材料的设计与开发奠定了理论基础。

　　该系列创新性成果的取得对于开发设计下一代高性能二次电池电极材料及高性能储能器件具有重要意义，为绿色有机电极材料的开发贡献了新方案。

　　该成果8篇代表性论文被SCI论文他引1128次，其中5篇论文成为ESI高被引论文，20篇核心论文被SCI论文他引2642次。

　　图1：三维大孔电极的制备与性能研究。PEDOT/FeF3多孔电极的制备过程（a），形貌（b-d）和电化学性能（e）;异质元素掺杂碳多孔电极的储锂机制（f）和电化学性能比较（g）

　　图2：一体化电极的构筑与性能研究。GeO₂一体化电极的形貌和扩散机制（a）与电化学性能（b）；CoO/石墨烯复合一体化电极的制备过程（c）与循环稳定性（d）

　　图3：有机电极材料的制备与性能研究。（a）基于聚多巴胺构筑的绿色电池示意图，（b）聚多巴胺电极材料的循环稳定性和（c）聚多巴胺储锂的理论计算