表界面調控及其儲荷機制研究

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表界面調控及其儲荷機制研究電化學儲能材料的微觀結構設計、表界面調控及其儲荷機制研究，電化學儲能材料與器件是清潔能源利用、轉換和儲存的關鍵，是發展電動汽車、智能電網、航空航天等產業、實現我國從「能源大國」到「能源強國」的重要戰略舉措。其重點與難點是實現電極材料的精細製備、電極結構的可控構築以及不同應用場合對儲能器件能量密度、功率密度以及循環壽命的差異化需求。

目錄

技術原理、技術要點

項目圍繞電極材料的微觀結構設計、精細製備與電極表界面調控、器件構建及其電化學儲荷機理等關鍵科學難題開展了系統深入研究。

主要科學發現如下

（1）提出了基於多組分雙金屬氧（硫）化物一體化電極設計新理念，構建了非對稱超級電容器新體系，系統解決了超級電容器能量密度低的共性難題。 提出了可控構築了基於多電子氧化還原電對的三維自支撐有序贗電容陣列電極的新策略，闡明了其微觀結構及組分與其電化學傳荷、傳質之間的相互作用理論；建立了基於雙金屬氧（硫）化物非對稱超級電容器新體系，實現了電極的任意裁切、尺寸易調控，克服了超級電容器的工作電壓低等瓶頸問題，顯著提高了超級電容器的能量密度、功率密度和循環壽命。

（2）發展了原位構築鋰金屬氧化物納微結構以及表面包覆、引入缺陷和摻雜降電位等新策略，建立了材料表界面與離子輸運/存儲的若干調控理論和方法。 發展了一種構築鈦酸鋰納微結構的「濕化學方法」，揭示了在化學鋰化過程中納米晶的生長規律，提出了碳包覆、快離子導體包覆、引入缺陷等表界面結構與性能優化策略，明確了電極材料表界面結構-電化學性能的構效關係，解決了鋰離子電池材料離子/電子導通能力低、傳荷阻抗大、表面副反應嚴重等難題，實現了超快速充放電、長循環壽命的特性。

（3）建立了基於納米孔物理吸附與化學吸附的雙重理論模型和調控機制，提出了並構築了多種跨尺度硫基複合電極，實現了材料結構和電化學性能的精確調控。

項目組共發表相關SCI論文70餘篇，SCI他引3165次；8篇代表性論文均發表在影響因子6.0以上SCI源期刊，其中ESI高被引論文6篇，多篇論文被評為封面論文、期刊年度下載量Top論文、期刊年度被引用Top論文等，並被美國藝術與科學學院院士，俄羅斯科學院院士、加拿大皇家科學院院士/皇家工程院院士，比利時皇家科學院院士，澳大利亞技術科學與工程院院士/澳大利亞科學院院士，中國科學院院士，中國工程院院士等國內外著名學者SCI正面他引1031次。