导读

中山大学化学学院童叶翔教授电化学团队面向新能源材料与器件的国际前沿，开展纳米能源材料及其应用的原创性研究，为纳米能源材料的设计与大面积可控制备、新型储能器件的研发提供了重要的科学基础。近日，记者采访了童叶翔教授电化学团队，并请该团队就在纳米能源材料及其应用的原创性研究上取得的进展作相关介绍。

电化学团队(左起:卢锡洪、李高仁、童叶翔、方萍萍)

记者(以下简称“记”):“双核壳结构电极材料用于高能量密度柔性锂离子电池”研究的思路是如何提出的?

童叶翔教授电化学团队(以下简称“童”):柔性锂离子电池由于其高能量密度等优点，在柔性电子设备领域具有广泛的应用前景。其中柔性锂离子电池的设计开发不仅对柔性电极的设计，更对整体电池器件的力学和电化学性能提出了更高的要求。传统柔性电极中，柔性基底材料低的容量贡献以及柔性基底与活性物质之间弱的相互作用都会导致整体电极材料的比容量偏低，进而影响电池器件的能量密度。此外，传统的柔性基底 (如钢网、钛片等)在整体电极中质量占比远高于活性物质，会进一步限制器件的整体比容量和能量密度。

为了解决这一问题，设计开发具有高活性柔性基底、同时具有高比重活性物质的柔性电极材料被认为是一种有效的解决途径。目前已有研究人员报道合成了一系列质轻且具有柔性的碳纳米管基、石墨烯基电极材料，但这类材料仍然受限于稳定的机械性能。研究发现碳布经过表面改性和刻蚀之后可以降低材料的比重、提升材料的电导率和更多有效的活性位点，同时不影响其机械稳定性。因此，这类改性后的碳布在柔性电极材料领域具有广泛的应用前景。但如何将其他高活性物质(如过渡金属氧化物、氮化物、硫化物等)材料通过强的相互作用力与其复合以提升材料的比容量仍然面临着一些挑战。

在这里，我们以表面刻蚀剥离处理的碳布为基底(CC@EC)，水热法生长NiCo2O4(NCO)纳米线阵列。当其应用于锂离子电池负极时，表现出了优异的储锂性能。作者通过DFT计算发现，NCO与CC@EC具有强的相互电子作用、在锂离子传输过程中具有更低的反应能垒。此外，我们进一步通过原位拉曼光谱阐明了CC@EC基底对电极材料储锂性能提升的贡献因素。在此基础上，获得了具有高载量下高能量密度 (314 Wh/kg) 的全柔性锂离子电池(总重量为281 mg)，具有出色的柔韧性和良好的储能性能，为未来的便携能源开启了新的方向。

童叶翔教授

记:请介绍一下团队的主要研究成果及其应用价值或学术影响。

童:电化学团队面向新能源材料与器件的国际前沿，针对如何在保持高功率密度下提高储能材料的能量密度的关键科学问题，开展了大面积可控制备低成本、高性能纳米能源材料及其应用的原创性研究。通过将界面结构与一维纳米材料相结合，揭示了一维纳米结构的金属/金属氧化物、金属氧化物/金属氧化物界面结构等与储能性质的关系，为提高电极材料中的活性物种和电子传输速率开辟了新思路;阐明了过渡金属基纳米储能材料结构与容量的关系，发展了几种大容量的柔性电极材料的大面积可控制备方法;发现了超电容器件电极材料的循环稳定性和正负极匹配性存在的科学问题，并提出了有效的解决方案;设计和研制了多款柔性超电容器件。研究成果增进了纳米尺度下储能材料的材料物理与化学知识，为纳米能源材料的设计与可控制备、新型柔性超电容器件的研发提供了重要的科学基础。部分成果获2015年广东省科技成果一等奖和2017年广东省科技成果一等奖，并于2018年被提名申报国家自然科学二等奖。

陈春声书记和李焯芬院士为电化学团队带头人童叶翔颁奖

电化学团队近年来在国际重要学术刊物上发表SCI收录论文400余篇，其中IF >10的论文50余篇，包括，JACS，Energy ，等;SCI 他引次数超过20,600 次，H-index = 77;54 篇论文入选 ESI-Highly Cited Papers，获授权国家发明专利10件。童叶翔获得广东省“教学名师”奖和中山大学首届“卓越教学名师”奖，并入选科睿唯安2017年及2018年“全球高被引科学家”和爱思唯尔2017年及2018年“中国高被引作者”。团队成员李高仁教授获得了“中国化学会青年化学家奖”和“中国电化学青年奖”，并入选教育部“新世纪人才”和“青年长江学者”;卢锡洪获得中国科协“青年人才托举工程”和广东省“杰出青年基金”资助，并获得了广东特支计划科技创新青年拔尖人才等奖励;方萍萍获得广东省“珠江青年学者”和“珠江科技新星”称号。电化学团队已成为年龄结构合理、在国际上有较大学术影响的课题组，为中山大学的学科建设和人才培养做出了积极贡献。

文章来源：《化学教与学》 网址: http://www.hxjyxzz.cn/zonghexinwen/2020/0810/469.html