唐有根、王海燕团队在锌能源界面调控领域取得重要进展

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近日，Nature Communications正式刊发了我校化学化工学院唐有根、王海燕团队在锌能源界面调控领域的最新研究成果（Revealing the role of crystal orientation of protective layers for stable zinc anode，2020，11，3961），该论文揭示了金属电极表面保护层晶体取向对亲锌性的关键作用机制。这是该团队继2019、2020年先后发表锌能源界面调控论文（Angew Chem Int Ed., 2019, 131,15988；Angew Chem Int Ed., 2020, 59, 13180）后的又一重要成果。中南大学化学化工学院为论文唯一通讯单位，2017级博士生张旗为第一作者，王海燕老师为唯一通讯作者。

       实现更高的能量密度是下一代电池主要的发展趋势。锂（Li）、钠（Na）和锌（Zn）等金属负极具有较高的理论容量和较低的电化学电位，被认为是最有希望满足这一要求的材料。然而，在反复充放电过程中，枝晶的形成严重影响了负极的电化学性能。金属枝晶容易从负极本体上脱落，新暴露的金属会与电解液发生反应，导致库仑效率降低。更严重的是，隔膜可能被连续生长的枝晶所刺穿，直接导致电池短路。因此，解决这一问题对金属负极的产业化应用具有重要意义。
       鉴于此，该团队通过在商业化锌箔上涂覆高度暴露(0 0 1)面的TiO2保护层，可以制备出没有外部枝晶生长的高性能锌负极。受益于TiO2的特定晶体取向以及对锌吸附的排斥作用，在电场作用下的锌离子在负极表面富集。因此，增加的界面锌离子浓度可以诱导均匀的形核，并进一步引导锌的横向生长。所制备的锌负极具有出色的剥离和沉积性能，且具有很长的工作寿命（在1 mA cm-2下，1 mAh cm-2时为460 h）。更重要的是，通过调整晶面的暴露来改变亲锌性的策略可以深入了解亲金属性的内部机制，并且可以扩展到其他金属负极的界面改性。
       此项工作获得了国家自然科学基金项目（21975289），湖南省科技重大专项（2017GK1040），湖南省重点研发计划项目（2019GK2033），湖南省科技计划项目（2017TP1001），湖南省杰出青年基金，湖湘青年英才和中南大学“升华育英计划”等基金和人才项目的支持。
      文章来源：中南大学
        王海燕，博士，副教授，男，1983年生，湖南涟源人。中南大学“升华育英”学者，中南大学材料微结构研究所特聘研究员，化学电源湖南省重点实验室副主任，中国仪表功能材料学会“储能与动力电池及其材料专业委员会”副秘书长，湖南省先进电池材料及电池产业技术创新战略联盟副秘书长。入选全国2015年“香江学者”，入选湖南省首届“我最喜爱的青年教师”和第十四届湖南省青年化学化工奖。2012年博士毕业于中南大学并留校任教，导师陈立泉院士，黄可龙教授。曾获国家公派留学英国University of St. Andrews，合作导师英国皇家科学院院士Peter. G Bruce教授。近几年一直从事能源材料化学和应用电化学的基础研究，目前已发表学术论文90余篇，其中以第一或通讯作者在Energy&Environmental Science (IF=29.5), Advanced Materials(19.7), Advanced Energy Materials(IF=16.7), Nano Energy(IF=12.3), J. Mater Chem A, Energy Storage Materials, Nanoscale, Chem. Comm, ACS Appl Mater Interfaces, J. Power Sources等国内外知名期刊发表论文70余篇，其中入选ESI全球高引论文5篇，论文已被他引1440多次，H-index为24。申请国家发明专利9项，已授权8项。获得2017年重庆市科技进步一等奖和天津市科技进步三等奖。
       唐有根, 男，1962年10月出生，湖南涟源人，汉族，博士。现任中南大学二级教授、博士生导师，化学电源与材料研究所所长，金属燃料电池工程技术中心专家组组长，国家科学技术奖和国家科学基金项目评审专家，中国储能与动力电池及其材料专业委员会常务副主任兼秘书长，中国仪表材料学会常务理事，中国氢能专业委员会常务理事，中国电池工业协会理事，《功能材料》和《工业电池》编委。主要从事先进电池、新能源材料和应用电化学等方面的教学、科研和开发工作。以材料学、电化学和表面化学为基础，研究化学电源及关键材料的设计、制备和评价方法。承担10余项国家重点科技攻关项目、国家“863”高技术计划项目、国家自然科学基金项目和企业重大招标与技术转让等项目，科研经费2000多万元。先后荣获省部级科技进步奖12项，获国家发明专利8项。出版专著和教材5部，在国内外重要期刊上发表学术论文300余篇，Ei和Sci检索论文150多篇。主讲本科生和研究生课程12门，指导硕士、博士研究生70多名。获2000年宝钢教育基金优秀教师奖和2014年鑫恒教育基金优秀教师奖。