新闻经纬讯 近日，我基地化学系、材料复合新技术国家重点实验室刘金平教授及合作者在水系电化学储能研究方面取得重要进展，研究成果发表于国际顶级期刊《Advanced Materials》和《Energy & Environmental Science》等杂志上。
作为电化学储能技术中的新型体系之一，水系电池不仅成本低廉，具有极高的安全性，通常还展现出高的功率密度，可进行快速充电。然而发展高电压、高容量和高稳定性的水系电池材料及器件长期面临巨大的挑战。
课题组首先针对水系镍-锌电池在循环过程中极易形成锌枝晶的科学问题，通过引入三维分级碳纤维纳米阵列集流体结构，促进了电流的均匀分布，提高了锌的均匀沉积，从而抑制了枝晶生长的问题，将电池循环寿命从通常的几百次提升到近三千次，提高了稳定性；进一步通过引入柔性碳集流体和聚合物凝胶电解质，成功构筑了~1.8 V的高电压柔性镍-锌电池，获得了极高的质量/体积能量密度（355.7 Whkg-1;10.67 mWh cm-3）和功率密度（17.90 kW kg-1; 0.54 W cm-3），并可在多类形变下正常工作，为高性能柔性储能器件家族增添了新成员，也为其它水系电池的柔性化提供了科学的参考（Advanced Materials, 2016, DOI:10.1002/adma.201603038）。
由于地球上锂的资源非常有限，发展水系非锂离子电池迫在眉睫。一价（Na+, K+），二价（Mg2+,Zn2+）以及三价（Al3+）非锂离子电池因各金属离子在储量和成本上的优势近年来受到科学家们广泛的关注。然而，同时具有大容量、优越倍率性能、良好充放电平台，且可广泛用于多种水系电池的电极材料鲜有报道。课题组经过长期探索，发现氧化铋电极材料在十七种水系一价,二价和三价金属离子电解质中可实现高效氧化还原反应，储存能量，比容量可大于300 mAh g-1，是典型的水系锂离子/钠离子电池”嵌入型”电极材料的2-3倍以上。通过对电化学动力学过程以及充放电中电极成分、离子价态等演化规律的分析，提出了“水系转化反应”新机制，对丰富水系金属离子电池的材料体系具有重要的推动作用（Energy & Environmental Science, 2016, DOI: 10.1039/C6EE01871H）。
刘金平教授长期从事能源材料电化学相关研究，迄今发表SCI论文90余篇，被Nature Energy等SCI他引6000余次，连续两年入选Elsevier“中国高被引学者”。2015年2月调入学校工作后，以武汉理工大学为第一单位且作为通讯作者发表SCI论文9篇，其中Advanced Materials 1篇，Energy & Environmental Science1篇，Advanced Functional Materials 2篇，撰写英文专著章节1篇，申请专利2项。作为负责人获国家自然科学基金面上项目1项，作为研究骨干获国家重点研发计划纳米科技专项1项。
Advanced Materials是Wiley出版社旗下材料科学领域的顶尖期刊，在国际材料领域科研界享誉盛名，最新影响因子18.960。该期刊以通讯文章接收发表材料领域相关的顶尖科研成果，其姊妹刊Advanced Functional Materials则发表材料类顶级全文，影响因子11.382。Energy & Environmental Science由英国皇家化学会创办，影响因子25.427，是能源和环境科学领域顶级期刊，在该领域400余份期刊中排名第一。
相关文章链接： http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201603038/abstract
http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/ee/c6ee01871h
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201500634/abstract
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201502265/abstract
