徐吉静教授-外场辅助固态金属空气电池

吉林大学化学学院无机合成与制备化学国家重点实验室未来科学国际合作联合实验室个人介绍吉林大学化学学院学士长春应用化学研究所博士后-副研究员吉林大学化学学院教授博导2020年：中共中央组织部国家“万人计划”2019年：吉林省人民政府吉林省研究方向：多孔储能材料多孔材料储能JiJi-JingXu*,etal.Adv.Mater.2020,32,2002559.发展下一代超高比能二次电池体系当前电池能量密度还很难满足电动汽车和电子产品领域发展需求金属空气电池工作原理VV-+●●●●●●MHandbookonBatteryEneru现状与问题：倍率性能差、循环寿命短、能量效率低关键科学问题与解决方案电解液挥发与分解电解液挥发与分解正极反应动力学缓慢正极反应动力学缓慢创制固态创制固态电解质材料提出外场辅助提出外场辅助策略关键科学问题与解决方案电解液挥发与分解电解液挥发与分解创制固态创制固态电解质材料OOS常见无机固态电解质及存在的缺陷 u分子筛固态电解质解决现有电解质材料面临的3大关键问题空气/Li稳定性差SC-LiXSimulatedFAU5101520253035402Theta(degree) 5543210 oSC-LiX2.4×10-2Scm-10.00.81.62.43.24.0Z'(104Ohm)↓≥↓≥u原位生长/组装策略处理“电解质/电极”界面问题大面积制备u高的柔性、安全性、可裁剪性和在无人机中的应用尝试安全性展示安全性展示u分子筛固态电解质的性能优于商用LAGP65withC|LAGP65withC|LiXZMwithC-LiXZM432030006000900012000Capacity(mAhg-1)665432www50100P200@mAg-5001100002004006008001000Capacity(mAhg-1)VoVoltage(V)54321withC|LAGPwithC-LiXZMwithOEwithC|LAGPwithC-LiXZMCapacity(mAhg-1)0CyclenumberuCOF材料作为固态电解质的选择与设计0.180.18eVuCD-COF-Li固态电解质对空气、水、超氧根的高uCD-COF-Li固态电解质对锂负极具有良好uu优异的电池性能u金属有机框架UIO-67（MOF）材料作Ji-JingXu*Ji-JingXu*,etal.Adv.Funct.uu孔道大小u开放金属位点uUiO67离子电导率:6.4×10-4Scm-1Ji-JingXu*Ji-JingXu*,etal.Adv.Funct.uMOF固态电解质对空气、水、超氧根的高稳定性Ji-JingXu*Ji-JingXu*,etal.Adv.Funct.u优异的放电容量、过电位、循环稳定性、可逆性Ji-JingXu*Ji-JingXu*,etal.Adv.Funct.u离子液体限域在MOF的孔道中可进一步提升离子电导率电荷密度分布Ji-JingXu*Ji-JingXu*,etal.Adv.Mater.2022,reviJi-JingXu*Ji-JingXu*,etal.Adv.Mater.2022,revi王晓雪迟茜文管德慧苗成林李佳欣王晓雪迟茜文管德慧苗成林李佳欣JiJi-JingXu*,JihongYu,etal.Nature2021,592,551；Ji-JingXu*,etal.Chem2023,9,394–410；Matter12364−12376；EnergyStoragu固态正极的制备，兼顾离子、电子和氧气分子的连续传输JiJi-JingXu*,JihongYu,etal.Nature2021,592,551；Ji-JingXu*,etal.Chem2023,9,394–410；Matteru固态正极的制备，兼顾离子、电子和氧气分子的连续传输Li-ionconductionSemicondJi-JingXu*Ji-JingXu*,etal.J.Am.Chem.Soc.2022,Accept.Ji-JingXu*,etal.J.Am.Chem.Soc.2022,Accept.u固态正极的制备，兼顾离子、电子和氧气分子的连续传输Ji-JingXu*,etal.J.Am.Chem.Soc.2022,Accept.关键科学问题与解决方案正极反应动力学缓慢正极反应动力学缓慢提出外场辅助提出外场辅助策略u在国际上率先提出外场辅助提升金属空气电池反应动力学的策略提升电极反应动力学提升电极反应动力学Ji-JingXu*,etal.Adv.Mater.2022,34(10),2107826;Adv.Mater.2022,34(2),2104792;J.Am.Chem.Soc.2021,143,14253;Adv.Mater.2020,32(44),1907098;Angew.Chem.Int.Ed.2020,59,光生电子光生空穴放电反应（ORR）JiJi-JingXu*,etal.Adv.Mater.2022,34(10),2107826;J.Am.Chem.Soc.2021,143,14253;Adv.Mater.2020,32(44),1907098;Angew.Chem.Int.Ed.2020,59,19518;ACSNano2022,16(8),12364.u一体化TiO2/Fe3OJijingJijingXu*,JihongYu*,etal.J.Am.Chem.Soc.2021,143,14253；Adv.Mater.2020,32,1907098.u光生电子和空穴在充/放电过程中的作用机制u光生电子和空穴在充/放电过程中的作用机制放电过程充电过程光生电子和空穴同时参与的充放电机制JijingJijingXu*,JihongYu*,etal.J.Am.Chem.Soc.2021,143,14253；Adv.Mater.2020,32,1907098.u光生电子调控放电产物的沉积形貌和行为u光生电子调控放电产物的沉积形貌和行为能量转换效率%能量转换效率%JijingJijingXu*,JihongYu*,etal.J.Am.Chem.Soc.2021,143,14253；Adv.Mater.2020,32,1907098.u一体化In2OhvhvVBVBJiJi-JingXu*,etal.Angew.Chem.Int.Ed.2020,59,19518-19524.u光场辅助的光生电子和In离子变价参与的放电机制发现In+和In-O键 价参与的放电机制JiJi-JingXu*,etal.Angew.Chem.Int.Ed.2020,59,19518-19524.u正极反应动力学提升效果和电池性能u正极反应动力学提升效果和电池性能能量转换效率%能量转换效率%JiJi-JingXu*,etal.Angew.Chem.Int.Ed.2020,59,19518-19524.JiJi-JingXu*,etal.J.Am.Chem.Soc.2022,UnderReview.JiJi-JingXu*,etal.J.Am.Chem.Soc.2022,UnderReview.u光场/磁场辅助锂氧气电池，洛伦兹力抑制电子-空穴复合JiJi-JingXu*,etal.Adv.Mater.2022,34(2),2104792.u电压平台、倍率性能和循环寿命等电池性能得到全面提升JiJi-JingXu*,etal.Adv.Mater.2022,34(2),2104792.郑丽君郑丽君纳米金属局域表面等离子体共振热电子热辐射Ji-Ji-JingXu*,etal.Adv.Mater.2022,34(10),2107826；ACSNano2022,16(8),12364–12376.郑丽君郑丽君Ji-JingXu*,etal.Adv.Mater.2022,34(10),2107826；ACSNano2022,16(8),12364–12376.郑丽君郑丽君Ji-JingXu*,etal.Adv.Mater.2022,34(10),2107826；ACSNano2022,16(8),12364–12376.u力场辅助锂空气电池：持续增加的内应力TiOTiOJiJi-JingXu*,etal.2023,Unpublishedresults.u内应力引起晶胞内正负电荷中心偏离，产生偶极极化abJiJi-JingXu*,etal.2023,Unpublishedresults.u内应力引起晶胞内正负电荷中心偏离，产生偶极极化abJiJi-JingXu*,etal.2023,Unpublishedresults.u电池展现出优异的电化学性能dJiJi-JingXu*,etal.2023,Unpublishedresults.李玛琳王晓雪郑丽君管德慧杜兴源李玛琳王晓雪郑丽君管德慧杜兴源O2/MOO2/MOx光照VBVB制光激发电子和空穴复合热电子等离子热电子等离子光照纳米热半导体光电子 CO2 CO2/LiCO3 CO2Ji-Ji-JingXu*,etal.Adv.Mater.2022,34(10),2107826;Adv.Mater.20