近日，山东大学材料科学与工程学院新能源材料与器件团队尹龙卫教授和王儒涛教授共同指导的2022级本科生严毅杰、满效阁在材料领域顶级期刊Materials Science & Engineering: R: Reports(IF: 31.6, 中科院1区)和Energy Storage Materials(IF: 18.9, 中科院1区)上分别发表题为“Versatile polymer-supported argyrodite-type sulfide solid electrolyte membranes for energy-dense lithium batteries”以及“Prospect of bismuth and its compounds in sodium-ion batteries: A Review”的综述论文。
全固态锂电池（ASSLBs）因其高能量密度和高安全的特性而备受关注。基于粉末冷等静压技术，实验室级单轴加压全固态锂电池往往极大牺牲整体能量密度，且成本较高。因此，制备超薄固态电解质膜是实现商业化高能量密度全固态锂电池的关键途径。硫银锗矿型固态电解质（ASSEs）由于其高室温离子电导率和优异的机械加工性能有望与聚合物耦合以提升整体柔韧性和成膜性。然而，ASSE薄膜以及在高能量密度全固态软包电池的应用仍远未实现商业化，其中聚合物的选择、聚合物、ASSE和电极的化学稳定性/相容性、膜的机械性能和电化学性能之间的权衡以及统一的评估标准是有待解决的关键科学问题。团队聚焦于目前对ASSE膜的基础认知、构建策略和发展机遇，从ASSEs的基本原理入手，讨论了其失效机制和电化学性能，着重总结了ASSE膜的设计策略和相应的制备方法，包括单聚合物支撑和新型聚合物共构建方面的进展。由于聚合物的引入增加了化学复杂性，团队全面评估了聚合物对ASSE膜物理化学性质的影响以及潜在应用场景。同时，提出了固态电解质薄膜评估标准并总结固态电解质薄膜的关键影响因素。最后，指明了未来固态电解质薄膜设计和商业化的发展方向。相关研究成果以“Versatile polymer-supported argyrodite-type sulfide solid electrolyte membranes for energy-dense lithium batteries”为题发表在Materials Science & Engineering: R: Reports。山东大学为论文完成第一单位，材料科学与工程学院2022级基地班本科生严毅杰为第一作者，通讯作者是山东大学教授尹龙卫、王儒涛，张树贤；国网江苏省电力有限公司电力科学研究院高级工程师肖鹏。
钠离子电池(SIBs)因钠资源近乎无限的地壳储量，以及更高的安全性与经济效益，有望替代锂离子电池(LIBs)储能体系。目前已适用于LIBs的正极材料，如聚阴离子、层状氧化物、普鲁士蓝类似物等化合物已成功应用于SIBs当中。然而，已经在LIBs中进行商业化生产的石墨负极材料在SIBs中几乎没有储钠容量(30 mAh g-1)，原因是Na的大原子尺寸导致其插入过程中的热力学不稳定性。目前构建高容量、高倍率以及长循环寿命的SIBs负极材料仍需研究人员的进一步探索。铋作为VA族金属元素，能够与钠发生合金化反应，并且一个铋原子可以与三个钠原子相结合，表现出高于插层型负极的理论容量(385 mAh g-1)。并且已有研究证明，纯金属铋可以在醚基电解液工作环境中迸发出超过100 C的卓越倍率性能。然而，合金化过程中的剧烈体积膨胀会导致负极粉化并与集流体脱落，并最终使循环寿命迅速衰减。为了解决这一关键问题，释放出铋基负极材料的全部潜力，研究人员们做出了诸多努力(如碳改性、异质结构、电解液构建等)，并取得良好效果。本综述详细阐释了铋基负极材料的储钠机理，讨论了电解液对负极循环性能与倍率性能的影响。随后总结与比较了不同合成方法的优缺点以及近十年来铋基负极材料的发展状况。最后，给出了铋基负极材料的评价标准，旨在为构建高容量、高倍率、长循环寿命的铋基钠离子电池负极材料提供理论指导。相关研究成果以“Prospect of bismuth and its compounds in sodium-ion batteries: A Review”为题发表在Energy Storage Materials。山东大学为论文完成第一单位，材料科学与工程学院2022级材化班本科生满效阁为第一作者，通讯作者是王儒涛教授，肖鹏工程师，山东第一医科大学副教授孙英伦。
学院党委秉持"科研育人、创新铸魂"的办学理念，以构建拔尖创新人才培养体系为战略引领，创新性实施本科生科研素养提升工程。通过构建"导师-课题-平台"三位一体的协同育人机制，系统推进本科生全程导师制改革，将新材料领域前沿科研资源转化为优质教学资源，引导青年学子在材料学科核心课程学习与国家级重点实验室创新实践中实现双向赋能，构建起"理论认知-科研实践-知识重构"的闭环式学习生态，近年来已培育出大批具有创新思维和实践能力的卓越人才，在国家级大学生创新创业项目及高质量科研成果产出方面取得显著成效，充分彰显了新时代高校"科研反哺教学"的育人成效。
本研究得到了国家自然科学基金（52272224）、山东省先进材料绿色制造烟台实验室开放课题（AMGM2024F26）和以及南开大学化学学院先进能源材料化学教育部重点实验室开放课题等的资助。
来源：山东大学
