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李雨——2020年度orange橘子平台优秀博士学位论文奖获得者

发布时间:2021年1月8日 来源:orange橘子平台

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李雨

中共党员,博士毕业于北京理工大学,2018年进入北京理工大学材料科学与工程流动站工作,合作导师为吴锋院士。

 

 

人物简介 

主要从事高性能电极材料的设计与优化及其储能机理的研究。

 

2018年入选中国博士后创新人才计划(“博新计划”)。近五年发表SCI论文30余篇,总引用达1000余次;以第一作者身份发表学术论文11篇 (Advanced Materials, Advanced Energy Materials, Advanced Functional Materials, Nano Energy等),授权国家发明专利1项。

 

作为项目负责人承担国家自然科学基金青年项目、中国博士后科学基金面上一等资助项目、北京理工大学研究生创新活动专项;作为项目骨干参与国家973计划、科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金、北京市教委科学研究与研究生培养共建项目等多项国家和省部级科研项目。

 

 

获奖论文简介

论文题目:分级结构电极材料的可控合成及其储锂/钠性能的研究

指导老师:吴川

学位授予单位:北京理工大学

 

内容简介:

先进电极材料的发展决定了绿色电源的循环寿命和安全性,研发高能量密度的电极材料以应对市场需求变得尤为重要。材料的微观结构与电化学性能存在构效关系,构筑分级微纳结构的形貌能够显著改善其电化学性能,一次纳米颗粒能够缩短离子的迁移路径,增加反应活性位点;二次微米颗粒由一次颗粒组装而成,比表面积降低,减少与电解液副反应的发生,提高材料体相的结构稳定性。本论文选取几种新型高比能量电极材料,通过材料形貌的可控合成,对其电化学性能进行改善。

 

主要创新点:

(1)通过冰模板法结合碳酸盐共沉淀技术成功制备了三维分级微纳介孔的富锂锰基正极材料。与传统共沉淀法合成的材料对比,冰模板法调控的材料具备更高的放电容量,稳定的循环性能以及良好的倍率性能。其中分级微纳结构的设计和以供Li+脱嵌的丰富孔道是改善其电化学性能的主要原因。

 

(2)通过水热法,以尿素为沉淀剂、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为结构导向剂成功制备了由纳米砖构筑的分级结构微米球富锂材料。分级微纳结构使得材料不仅表现出稳定的循环性能,且倍率性能也明显提升。这一巧妙的表观形貌设计,既解决了组分的活化问题,又能够改善电化学性能。

 

(3)通过优化水热反应时间,成功制备了三维纺锤形分级微纳结构的富锂锰基正极材料,相比于球形材料,纺锤这一特殊的几何构型更为稳定,纵横比和比表面积更高,所得材料倍率性能良好且循环性能稳定。结构导向剂PVP能够改变晶体的表面能,促进晶体的各向异性生长,抑制了高能活性晶面的消失,使得富锂材料活性晶面(110)择优生长,以提供超快的锂离子传输速率,进而提高其倍率性能。

 

(4)通过静电纺丝技术合成磷功能化的钠离子电池硬碳负极材料,调控前驱体中磷酸的含量,得到类“蜂窝煤”状形貌的分级结构硬碳,材料比表面积较小且表面存在大孔,为Na+的迁移提供了充足的传输路径。此外,密度泛函理论计算深度剖析了材料的储钠机制。

 

(5)通过精确调控分散液浓度,在溶剂热反应条件下成功制备了分级结构银耳状的CoSe-rGO复合材料。CoSe晶体依托石墨烯外延生长的过程,可在原子尺度上生成稳定的C-Se键,这不仅能够保证CoSe与导电碳之间形成完整的导电网络,且C-Se共价键能够拉扯固定住Se,抑制其溶解,同时石墨烯的机械韧性能够缓解循环过程中材料的体积膨胀。

 

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材料形貌的控制需要精密的实验设计以及精准的合成过程控制,通过构筑分级微纳结构可显著改善富锂材料、硬碳材料以及层状硒化钴材料的电化学性能。此外,分级结构材料的振实密度更高,因而具备更好的产业化前景,同时这一设计理念可推广沿用至其他类型电极材料,具有一定的前瞻指导意义。

 

优秀博士学位论文奖

奖项介绍

为推动中国颗粒学及其相关领域的科技进步,调动青年科技工作者的积极性和创造性,促进青年人才成长,orange橘子平台特设立“orange橘子平台优秀博士学位论文奖”。

 

旨在奖励在攻读博士学位期间,在颗粒学及其相关领域的基础研究或应用研究中取得突出进展的优秀青年科技人才。

 

申报条件

1. 在颗粒学及其相关科学前沿取得突出进展,研究成果达到国际同类领域先进水平,或研发成果具有突出的应用价值;

2. 论文成果主要内容已在重要学术期刊上发表;

3. 论文作者在评选年度以前的三个学年度内、在国内学位授予单位获得博士学位;

4. 论文答辩前已获得副高级(含)以上职称的作者撰写的博士学位论文,以及涉密的博士学位论文,不参加评选;

5. 每篇博士学位论文只可申报 1 次,已申报过的论文不再参加评选。