今年，濟南大學物理科學與技術學院院長徐錫金教授團隊在儲能領域取得重要研究進展，相關成果在中國卓越計劃領軍期刊Science Bulletin作為兔年首期封面文章報道。該工作通過耦合無枝晶鋅負極和可逆脫嵌鈣離子的磷酸釩鈉正極實現(xiàn)了先進鈣鋅混合離子電池，合成了一種由無定形活性炭和還原氧化石墨烯包覆的NASICON型正極材料(NVP@AC@rGO)，用于鈣離子的可逆脫嵌，并組裝了一種與鋅金屬負極和水系混合電解質耦合的Ca/Zn離子混合電池。
據(jù)了解，徐錫金是“功能微納材料與器件”研究團隊的學科帶頭人，“新能源科學與工程”專業(yè)負責人。他帶領學院獲批物理學一級學科博士點。針對國家及山東省區(qū)域發(fā)展需求，開展了能量轉換基礎理論及儲能應用研究，從電極材料的開發(fā)、反應機理研究再到電池體系的設計組裝，他都進行過深入系統(tǒng)的研究。他的研究方向主要針對國家“四個面向”及山東省“新舊動能轉換”的區(qū)域發(fā)展需求，尤其是十強產業(yè)中新能源新材料領域。
在電極材料方面，徐錫金教授團隊開展了超級電容、鋅離子電池及水系電池等能量轉換及存儲方面的研究基礎。團隊從對電極材料微納結構設計、合成方法學、合成機理、可控制備及構效關系等方面切入，通過尺寸/形貌/結構控制、表面包覆及不同元素摻雜等途徑，有效緩解充放電過程中體積變化造成的結構坍塌、新表面的形成及結構粉化等現(xiàn)象，提供電化學電極實現(xiàn)長效高密度儲能的解決方案，從而解決目前超級電容器功率/能量密度低、倍率性能、循環(huán)性能及電化學穩(wěn)定性差等問題。提出了分級結構過渡金屬硫化物和氧化物制備的新方法，揭示了分級結構改善電極材料性能的作用機理，并發(fā)展了一種有效平衡正負電極電荷的方法，基于此構建了兼具高能量和功率密度的非對稱性電容器，解決了能量密度低這一制約超級電容器發(fā)展的瓶頸。
在電解液研究方面，徐錫金教授團隊主要攻克醚-水雜化電解液助力層狀釩酸鈉的優(yōu)異鎂離子存儲的難題。他們利用四乙二醇二甲醚與水的雜化電解液可以同時解決與釩酸鈉(NaV8O20·nH2O，NVO)材料有關的動力學和溶解問題。
在梯度濃度調控的鋰離子電池研究方面，徐錫金教授團隊以層狀、尖晶石及橄欖石結構材料為主開發(fā)了多種核殼及濃度梯度結構正極材料，提出了電化學惰性離子梯度摻雜改善鋰離子電池高鎳材料結構穩(wěn)定性的新思路，將有助于推動高鎳材料在高能量鋰離子電池的廣泛應用，相關研究成果發(fā)表在Small、ACS Appl. Mater. Interfaces等雜志上。
徐錫金教授帶領的團隊在做好科研的同時，團隊積極進行人才培養(yǎng)工作，學生在挑戰(zhàn)杯、創(chuàng)新大賽中獲獎，并獲國家獎學金、省級優(yōu)秀論文、宋健獎學金等多項榮譽。該團隊還積極走出去，與日照、棗莊、菏澤的企業(yè)開展合作，助力企業(yè)升級改造、技術研發(fā)轉讓，與企業(yè)簽署橫向項目，幫助企業(yè)提質增效。團隊在科研、教學、人才培養(yǎng)、社會服務等方面不斷貢獻力量。徐錫金說：“不論是科研工作，還是學院發(fā)展，都要首先確立目標，并遵循著這個目標堅持做下去;要有想干事的初衷，能干事的毅力，干成事的決心。”
近五年來，他帶領的團隊在知名SCI及卓越期刊發(fā)表論文100余篇，其中一區(qū)論文58篇、中國卓越期刊論文22篇，共被SCI引用11000次，入選ESI高被引論文9篇。獲得授權發(fā)明專利16件，實現(xiàn)專利技術轉讓1件。他主持國家自然科學基金委區(qū)域聯(lián)合基金、面上基金、濟南市自主培養(yǎng)團隊支持及省部級重點項目5項，橫向項目2項。
來源：大眾日報通訊員 劉珂珂 陳敏
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