中国科学院金属研究所李峰

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李峰，中国科学院金属所研究员。于1995年在南京化工大学（现南京工业大学）获得学士学位，2001年在中科院金属所获得材料学博士学位，师从成会明院士，现于中科院金属所担任研究员。李峰教授的主要研究方向为电化学能量储存与转换用碳基纳米材料及器件的制备和应用研究，主要感兴趣的研究是碳纳米材料的结构及表面状态对电化学储能体系的电化学过程的影响规律，碳基电化学储能材料的制备，新型电化学储能器件的设计与应用。


李峰
性　别        男       最高学历        博士研究生
职　称        研究员        
专家类别        硕士生导师
部　门        沈阳材料科学国家（联合）实验室 先进炭材料研究部
通讯地址        辽宁省沈阳市沈河区文化路72号，中国科学院金属研究所，先进炭材料研究部
邮政编码        110016        
电子邮件        fli@imr.ac.cn
电　话        +86-24-23971472        
传　真        +86-24-23903126

简历：
　　1998-2001 中国科学院金属研究所 材料学 博士
　　1995-1998 中国科学院金属研究所 材料物理与化学 硕士
　　1991-1995 南京化工大学（现南京工业大学） 应用化学 学士
　　2008-迄今 研究员
　　2004-2008 副研究员
　　2001-2004 助理研究员
研究领域：
　　纳米炭材料基材料的储能应用。
承担科研项目情况：
　　石墨烯基柔性储能器件
　　电池、超级电容器等储能器件是便携电子产品中不可或缺的部分。随着消费电子产品小型化及可穿戴、可折叠柔性电子产品需求出现，亟待开发可为之提供能量的具有轻、薄、柔性特性的储能器件，其中高容量和柔性电极材料是储能器件的基础。为此我们已利用石墨烯自助装薄膜作为柔性基底，通过电化学沉积聚苯胺制备了柔性超级电容器电极材料，实验结果表明其性能优良。为了进一步提高材料的机械柔性，采用将石墨烯纳米片自助装在滤纸的纤维素纤维孔隙中，获得了石墨烯/纤维素三维网状复合材料。该材料具有更加优异柔韧性，同时其中纤维素纤维不仅为电解液离子的快速输运通道，也减少了石墨烯纳米片的堆叠团聚。因此利用该复合材料组装成柔性超级电容器表现出了极佳的柔性及功率特性和能量密度。在对材料研究的基础上，以石墨烯基纸为电极材料和固体电解液制备各种原型柔性储能器件。由于纸价格低廉，且也已开发出大批量、低成本生产石墨烯的方法，而柔性石墨烯复合纸制备工艺简单，因此该复合材料有望在柔性电子产品中获得应用。
　　局域石墨化三维层次多孔炭的设计、合成及储能特性
　　多孔炭的电化学能量存储与转换能力由多孔网络的离子传输性能和炭材料电子导电性所决定。我们提出了将不同尺度的孔（大孔－中孔－微孔）以三维网络形式组装、并形成局域石墨片层结构的电极材料设计思想，采用液相无机模板法宏量制备出具有局域石墨化三维层次多孔结构（HPGC结构）的多孔炭材料。这种HPGC结构中的大孔可作为准体相的电解液储蓄池以缩短离子扩散距离，中孔提供离子输运的快速通道，大孔－中孔协同作用可实现电解液离子在多孔炭电极中的准体相快速扩散行为；局域石墨片层能够显著提高材料本体的电子导电性。电化学电容研究结果表明，HPGC材料具有优异的功率密度和较高的能量密度，有望成为电动汽车超级电容器用优良电极材料。
获奖及荣誉：
　　2006年获得国家自然科学二等奖（排名第二）；
　　2003年获得辽宁省自然科学一等奖（排名第三）。
代表论著：
　　1. G. M. Zhou, D. W. Wang, F. Li,* P. X. Hou, L. C. Yin, C. Liu, G. Q. Lu, I. R. Gentle, H. M. Cheng*, A flexible nanostructured sulphur–carbon nanotube cathode with high rate performance for Li-S batteries, Energy & Environmental Science, DOI: 10.1039/c2ee22294a
　　2. G. M. Zhou, D. W. Wang, P. X. Hou, W. S. Li, N. Li, C. Liu, F. Li*, H. M. Cheng, A nanosized Fe2O3 decorated single-walled carbon nanotube membrane as a high-performance flexible anode for lithium ion batteries, Journal of Materials Chemistry 22 (34), 17942-17946, (2012)
　　3. D. W. Wang, G. M. Zhou, F. Li, K. H. Wu, G. Q. Lu, H. M. Cheng*, I. R. Gentle*, A microporous-mesoporous carbon with graphitic structure for a high-rate stable sulfur cathode in carbonate solvent-based Li-S batteries, Physical Chemistry Chemical Physics 14 (24), 8703-8710, (2012).
　　4. G. M. Zhou, D. W. Wang, X. Y. Shan, N. Li, F. Li*, H. M. Cheng, Hollow carbon cage with nanocapsules of graphitic shell/nickel core as an anode material for high rate lithium ion batteries, Journal of Materials Chemistry 22 (22), 11252-11256, (2012).
　　5. W. J. Yu, P. X. Hou, F. Li, C. Liu*, Improved electrochemical performance of Fe2O3 nanoparticles confined in carbon nanotubes, Journal of Materials Chemistry 22 (27), 13756-13763, (2012).
　　6. D. W. Wang, F. Li*, L. C. Yin, X. Lu, Z. G. Chen, I. R. Gentle, G. Q. Lu, H. M. Cheng*, Nitrogen-doped carbon monolith for alkaline supercapacitors and understanding nitrogen-induced redox transitions, Chemistry-A European Journal 18 (17), 5345-5351, (2012).
　　7. G. M. Zhou, D. W. Wang, L. C. Yin, N. Li, F. Li*, H. M. Cheng, Oxygen bridges between NiO nanosheets and graphene for improvement of lithium storage, ACS Nano 6 (4), 3214-3223, (2012).
　　8. N. Li, G. Liu, C. Zhen, F. Li*, L. L. Zhang, H. M. Cheng*, Battery Performance and Photocatalytic Activity of Mesoporous Anatase TiO2 Nanospheres/Graphene Composites by Template-Free Self-Assembly, Advanced Functional Materials 21 (9), 1717-1722, (2011).
　　9. F. Xu, R. J. Cai, Q. C. Zeng, C. Zou, D. C. Wu*, F. Li, X. E. Lu, Y. R. Liang, R. W. Fu, Fast ion transport and high capacitance of polystyrene-based hierarchical porous carbon electrode material for supercapacitors, Journal of Materials Chemistry 21 (6), 1970-1976, (2011).
　　10. Z. Weng, Y. Su, D. W. Wang, F. Li, J. H. Du, H. M. Cheng*, Graphene-cellulose paper flexible supercapacitors, Advanced Energy Materials 1 (5), 917-922, (2011).
　　11. 符若文*, 李争晖, 梁业如, 李峰, 徐飞, 吴丁财, 层次孔炭材料的设计制备及其在储能领域的应用, 新型炭材料, 26 (3), 171-178, (2011).
　　12. Y. Shi, L. Wen, F. Li*, H. M. Cheng, Nanosized Li4Ti5O12/graphene hybrid materials with low polarization for high rate lithium ion batteries, Journal of Power Sources 196 (20), 8610-8617, (2011).
　　13. G. M. Zhou, D. W. Wang, F. Li*, L. L. Zhang, Z. Weng, H. M. Cheng, The effect of carbon particle morphology on the electrochemical properties of nanocarbon / polyaniline composites in supercapacitors, 新型炭材料 26 (3), 180-186, (2011).
　　14. 李莉香, 李峰*, 羰基、羧基和羟基表面官能团对碳纳米管电容量的影响, 新型炭材料 26 (3), 224-228, (2011).
　　15. 耿新*, 李峰, 王大伟, 成会明, 电化学阻抗解析多壁碳纳米管/活性炭的电化学性能, 新型炭材料 26 (4), 307-312, (2011).
　　16. C. Liu, F. Li, L. P. Ma, H. M. Cheng*, Advanced materials for energy storage, Advanced Materials 22 (8), E28-E62, (2010).
　　17. Z. S. Wu, D. W. Wang, W. C. Ren*, J. P. Zhao, G. M. Zhou, F. Li, H. M. Cheng*, Anchoring hydrous RuO2 on graphene sheets for high-performance electrochemical capacitors, Advanced Functional Materials 20 (20), 3595-3602, (2010).
　　18. Z. S. Wu, W. C. Ren*, L. Wen, L. B. Gao, J. P. Zhao, Z. P. Chen, G. M. Zhou, F. Li, H. M. Cheng*, Graphene anchored with Co3O4 nanoparticles as anode of lithium ion batteries with enhanced reversible capacity and cyclic performance, ACS Nano 4 (6), 3187-3194, (2010).
　　19. G. M. Zhou, D. W. Wang, F. Li*, L. L. Zhang, N. Li, Z. S. Wu, L. Wen, G. Q. Lu, H. M. Cheng*, Graphene-wrapped Fe3O4 anode material with improved reversible capacity and cyclic stability for lithium ion batteries, Chemistry of Materials 22 (18), 5306-5313, (2010).
　　20. Z. S. Wu, W. C. Ren*, D. W. Wang, F. Li, B. L. Liu, H. M. Cheng*, High-energy MnO2 nanowire/graphene and graphene asymmetric electrochemical capacitors, ACS Nano 4 (10), 5835-5842, (2010).
　　21. W. J. Yu, P. X. Hou, L. L. Zhang, F. Li, C. Liu*, H. M. Cheng, Preparation and electrochemical property of Fe2O3 nanoparticles-filled carbon nanotubesw, Chemical Communications, 46 (45), 8576-8578, (2010).
　　22. D. W. Wang, F. Li*, Z. S. Wu, W. C. Ren, H. M. Cheng*, Electrochemical interfacial capacitance in multilayer graphene sheets: Dependence on number of stacking layers, Electrochemistry Communications 11 (9), 1729-1732, (2009).
　　23. D. W. Wang, F. Li, J. P. Zhao, W. C. Ren, Z. G. Chen, J. Tan, Z. S. Wu, I. Gentle, G. Q. Lu, H. M. Cheng*, Fabrication of graphene/polyaniline composite paper via in situ anodic electropolymerization for high-performance flexible electrode, ACS Nano 3 (7), 1745-1752, (2009).
　　24. D. W. Wang, F. Li, M. Liu, G. Q. Lu, H. M. Cheng*, 3D aperiodic hierarchical porous graphitic carbon material for high-rate electrochemical capacitive energy storage, Angewandte Chemie-International Edition 47 (2), 373-376, (2008).
　　25. D. W. Wang, F. Li, H. M. Cheng*, Hierarchical porous nickel oxide and carbon as electrode materials for asymmetric supercapacitor, Journal of Power Sources 185 (2), 1563-1568, (2008).
　　26. S. H. Liu, Z. Ying, Z. M. Wang, F. Li, S. Bai, L. Wen, H. M. Cheng*, Improving the electrochemical properties of natural graphite spheres by coating with a pyrolytic carbon shell, 新型炭材料 23 (1), 30-36, (2008).
　　27. D. W. Wang, F. Li, M. Liu, G. Q. Lu, H. M. Cheng*, Mesopore-aspect-ratio dependence of ion transport in rodtype ordered mesoporous carbon, Journal of Physical Chemistry C 112 (26), 9950-9955, (2008).
　　28. D. W. Wang, H. T. Fang, F. Li, Z. G. Chen, Q. S. Zhong, G. Q. Lu, H. M. Cheng*, Aligned titania nanotubes as an intercalation anode material for hybrid electrochemical energy storage, Advanced Functional Materials,18 (23), 3787-3793,2008
　　29. H. L. Zhang, F. Li, C. Liu, H. M. Cheng*, Poly (vinyl chloride) (PVC) coated idea revisited: Influence of carbonization procedures on PVC-coated natural graphite as anode materials for lithium ion batteries, Journal of Physical Chemistry C 112 (20), 7767-7772, (2008).
　　30. D. W. Wang, F. Li, G. Q. Lu, H. M. Cheng*, Synthesis and dye separation performance of ferromagnetic hierarchical porous carbon, Carbon 46 (12), 1593-1599, (2008).
　　31. D. W. Wang, F. Li, Z. G. Chen, G. Q. Lu, H. M. Cheng*, Synthesis and electrochemical property of boron-doped mesoporous carbon in supercapacitor, Chemistry of Materials 20 (22), 7195-7200, (2008).
近期获得专利：
　　1. 李峰；宋仁升；闻雷，一种锂离子电池复合正极材料及其制备方法，申请号：201210059120.X，申请日：2012年3月8日。
　　2. 李峰；周光敏；王大伟；侯鹏翔，成会明，高能量柔性电极材料及其制备方法和在二次电池中的应用，申请号：201110176795.8，申请日：2011年6月28日。
　　3. 成会明；李娜；李峰；刘岗；甄超，二氧化钛/石墨烯纳米复合材料及其制备方法和应用，申请号：201010579607.1，申请日：2010年12月8日。
　　4. 成会明；翁哲；李峰；苏阳，基于纳米复合材料及其制备方法和在柔性储能器件的应用，申请号：201010275273.9，申请日：2010年9月8日。
　　5. 成会明；闻雷；石颖；李峰，一种纳米钛酸锂/石墨烯复合负极材料及其制备方法，申请号：201010256130.3，申请日：2010年8月18日。
　　6. 成会明；李峰；王大伟；任文才；吴忠帅，一种石墨烯基柔性超级电容器及其电极材料的制备方法，专利号：ZL200910011632.7，申请日：2009年5月20日，授权日：2011年9月28日。
　　7. 成会明；王大伟；方海涛；李峰；刘敏；逯高清，一种锂离子超级电容器及其组装方法，专利号：ZL200710011992.8，申请日：2007年7月6日，授权日：2010年12月1日。
　　8. 成会明；张宏立；李峰；刘畅；闻雷；英哲；王作明，“一种制备高容量锂离子电池负极材料的方法”，专利号：ZL200710011683.0，申请日：2007年6月13日，授权日：2010年1月20日。
　　9. 成会明；王大伟；李峰；刘岗；佟钰，“一种磁性多孔炭吸附剂及其制备方法”，专利号：ZL200710010957.4，申请日：2007年4月13日，授权日：2010年1月6日。
　　10. 成会明；李峰；王大伟；逯高清，一种电化学电容器电极材料及其制备方法，专利号：ZL200510047803.3，申请日：2005年11月25日，授权日：2009年8月26日。

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　   应“理化青年论坛”、理化所青促会和中科院光化学转换与功能材料重点实验室邀请，中科院金属所李峰教授于3月16日来理化所交流访问，并作了题为“碳基电化学储能材料与器件”的学术报告。

　　报告中，李峰教授详细介绍了碳基材料在锂硫电池、柔性器件、电化学储能方面的应用。李峰教授首先给大家介绍了什么是能源，随后给大家详细介绍了自己在锂硫电池、柔性器件、电化学储能方面的工作：一是将硫插入到石墨烯层间，作为正极从而大幅提高了锂硫电池的性能；二是合成了可拉伸、可压缩的石墨烯泡沫，将活性物质填充进石墨烯泡沫从而获得了大面积的柔性材料用于柔性电池和柔性器件。报告得到科研人员和研究生的热情响应，听众踊跃提问，就感兴趣的问题与李峰教授进行了讨论。

　　李峰教授于1995年在南京化工大学（现南京工业大学）获得学士学位，2001年在中科院金属所获得材料学博士学位，师从成会明院士，现于中科院金属所担任研究员。李峰教授的主要研究方向为电化学能量储存与转换用碳基纳米材料及器件的制备和应用研究，主要感兴趣的研究是碳纳米材料的结构及表面状态对电化学储能体系的电化学过程的影响规律，碳基电化学储能材料的制备，新型电化学储能器件的设计与应用。

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Small Methods：三维多功能海绵状结构体用于高性能锂硫电池

近年来移动电子设备、电动汽车和智能电网的飞速发展对高能量密度电池体系的需求不断加大。以单质硫为正极、金属锂为负极的锂硫电池的理论能量密度高达2600 Wh kg-1，且硫的资源丰富、成本低廉且环境友好，因此锂硫电池被认为是极具发展前景的下一代高性能电池体系。但由于硫的电导率低、充放电中间产物多硫化物易溶于电解液，且充放电时体积变化较大，锂硫电池通常面临着活性物质利用率低、循环稳定性差、库伦效率低等问题，严重制约了其大规模商业化应用。因此，发展高面容量且高硫利用率的硫电极是锂硫电池研究的一个重要课题。

三维多功能海绵状结构：(a) 制备过程示意图，(b-e) 形貌表征，(c) 循环性能

近期，中国科学院金属研究所先进炭材料研究部李峰研究员、刘畅研究员与澳大利亚科廷大学蒋三平教授合作报道了三维海绵状结构体来制备硫电极，实现了高面容量锂硫电池。将天然棉花纤维经过高温活化造孔得到的氮掺杂多孔碳纤维泡沫，其比表面积高达2290 m2 g-1，孔容为1.46 cm3 g-1，孔径尺寸在分布在1 nm~4 nm。氮掺杂多孔碳纤维泡沫作为硫载体，并在电极表面覆盖一层高导电石墨烯薄膜作为间隔层，得到了硫载量为7.7 mg cm-2，硫含量为75%的多功能三维一体化电极。该三维电极有助于实现较高的硫载量和较高的硫利用率，并可以对多硫化物实现物理及化学多重限域作用，经过500次循环后，电极面容量稳定在4.74 mAh cm-2，对应的平均单次容量衰减率仅为0.097%，且库伦效率稳定在98.5%以上，说明一体化电极具有优异的循环稳定性。

相关工作已发表于Small Methods。 (https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smtd.201800067)。

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李峰Joule：准对称二硫化钼的可充电电池

目前的二次电池常采用的电池的容量，与其正负极材料的性质密切相关。同种对称结构的电极材料对于电化学储能装置具有很高的吸引力，但是对于可充电电池来说很难实现。本文通过调控电压窗口和电解液来完成材料的转换反应，进而组装成对称电池，提高电池的容量。

近日，中国中科院金属所的李峰和新南威尔士大学Da-Wei Wang等人，开发了准对称结构的电化学性能调节方法（EAM）。这种调节可以减缓共价键过渡金属硫化物的阴阳离子对之间的转换反应；调控电压窗口和电解液来完成预设的转换反应。对于MoS2正极模型中So转换为S2-被还原，导致器件容量成数量级增长和高的循环稳定性。负极的MoS2发生可逆反应Mox+转换为Moo，形成高的容量。结合材料的正负极反应，准对称电池的组装，打开高容量电化学器件的新方向。相关成果以“A Rechargeable Quasi-symmetrical MoS2 Battery”为题发表在Joule上。

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Advanced Materials: 碳纳米管和石墨烯在锂离子和锂硫电池中的调控作用

图1. a )锂电池示意图。b )锂电池所涉及的能级的说明

随着社会对高能量密度电池需求的不断增长，为便携式电子设备供电，以及推进车辆电气化和电网储能，已经将锂电池技术推向了极其重要的位置。碳纳米管( CNTs )和石墨烯( graphene )具有许多吸引人的特性，为改善锂离子( Li - ion )和锂硫( Li - S )电池的性能，人们进行了深入研究。然而，人们对它们在锂离子电池和锂电池中的实际作用缺乏普遍和客观的了解。人们认识到，CNTs和石墨烯不是合适的活性锂存储材料，而是更像一种调节剂：它们不与锂离子和电子发生电化学反应，而是用于调节特定电活性材料的锂存储行为，并增加锂电池的应用范围。中科院金属研究所的李峰研究员和成会明院士等人就本文首先讨论了锂电池的评价指标，在此基础上，从基本电化学反应到电极结构和整体电池设计，综合考虑了碳纳米管和石墨烯在锂离子电池和Li - S电池中的调控作用。最后，展望了碳纳米管和石墨烯如何进一步促进锂电池的发展。

文献链接：The Regulating Role of Carbon Nanotubes and Graphene in Lithium–Ion and Lithium–Sulfur Batteries(Adv. Mater., 2018, DOI: 10.1002/adma.201800863)

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中科院金属所：有效吸附多硫化物的介孔氮化钛微球

【引言】

近十年来，由于锂硫电池具有较高能量密度（2600Wh/kg）、理论比容量（1675mAh/g）的优势和环境友好的特性，引起了科研人员的广泛关注，被认为是最具潜力的下一代电化学储能体系。然而，锂硫电池的实际应用仍面临以下两个问题：（1）硫和硫化锂的低电导率所导致的电化学过程中较低的活性材料利用率；（2）电化学过程中生成的可溶性多硫化物的穿梭效应而造成的短循环寿命和低库伦效率。

近来研究表明，功能化的隔膜可有效提高锂硫电池循环性能，而得到了科研人员的广泛关注。当高导电性的材料用于功能化隔膜时，可提高锂硫电池中活性材料的利用率，同时极性材料对多硫化物具有较强的化学吸附作用，可有效地抑制穿梭效应，提高电池的循环稳定性。在此，研究者选取具有较高导电性的极性介孔氮化钛微球对隔膜进行功能化。研究表明氮化钛与多硫化物间具有强的化学键，能有效地缓解穿梭效应。更重要地，拥有高导电性的氮化钛功能化隔膜能作为一个集流体，活化和重新利用隔膜上的含硫化合物，进而有效地提高了电池的循环稳定性和倍率性能。

【成果简介】

近日，中国科学院金属研究所李峰研究员、孙振华研究员和吉林大学张冬教授（共同通讯作者）在Journal of Materials Chemical A上发表“MesoporousTiN microspheres as efficient polysulfides barrier for lithium-sulfur batteries”的论文。硕士研究生齐斌为第一作者。该工作报道了介孔氮化钛微球（MTN）功能性隔膜（MTN-separator）应用于锂硫电池中。这种功能性隔膜与多硫化物之间可形成强的化学键，能有效地抑制多硫化物的穿梭效应。同时，MTN-separator还具有较高的导电性，能活化和重新利用其捕获的含硫物，加快了电子和离子的转移。此外，直径为500-700nm的MTN微球还能够形成拦截多硫化物的物理屏障，防止多硫化物穿过隔膜。因此，基于介孔氮化钛微球隔膜的锂硫电池表现出优异的电化学性能，在0.5C的电流密度下，经过200次的循环，容量的保持率高达76%，在3C高的电流密度下，依然能获得672mAh/g的容量。

【全文解析】

【总结展望】

综上，MTN微球功能化隔膜应用于锂硫电池，获得了良好的电化学性能。由MTN-separator隔膜的电池具有良好电化学性能主要基于以下三点：（1） MTN-separator对多硫化物有强的化学吸附作用，能有效地捕获多硫化物；（2）介孔球结构形成了有效的物理屏障，可抑制多硫化物的穿梭效应；（3）具有较高的电子导电率的MTN微球能确保快速的离子和电子转移，从而有效地促进捕获的多硫化合物的转化。因此，功能化隔膜可有效提高锂硫电池的电化学性能，并在锂硫电池实用化过程中可能具有很大空间。

Bin Qi, Xiaosen Zhao, Shaogang Wang, Ke Chen, Yingjin Wei, Gang Chen, Yu Gao, Dong Zhang, Zhenhua Sun and Feng Li, Mesoporous TiN microspheres as efficient polysulfides barrier for lithium-sulfur batteries, Journal of Materials Chemistry A, 2018, DOI:10.1039/C8TA04920C

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应四川大学材料科学与工程学院金属材料系邀请，2018年10月26日，国家杰出青年基金获得者、万人计划科技创新领军人才、中国科学院金属研究所李峰研究员前来我院进行学术交流。
    在访问期间，李峰研究员做了题为“碳基材料在电化学能源转化和储存中的应用”的学术报告，报告由学院金属材料系主任叶金文教授主持，吸引了许多对此感兴趣的师生前来参加。
    李峰研究员在报告中谈到因清洁能源等方面需要，电化学储能用材料与相关器件（如超级电容器，锂离子电池和锂硫电池）成为研究的热点。在各种电化学储能体系中，碳材料都发挥着极为重要的作用，如用作电极材料、导电剂及复合基体等，特别是近期出现的各类新型碳材料（碳纳米管、石墨烯），为电化学储能的发展带来新的动力，并展现了广阔的应用前景。李峰研究员着重的介绍了碳纳米管和石墨烯为代表的纳米碳材料，从基础电化学的认识到典型电化学储能器件（锂离子电池、超级电容器和锂硫电池等）、柔性电化学储能等领域的进展，并对碳材料在这些领域的应用前景进行了展望。李峰研究员报告通俗易懂，精彩纷呈，赢得了师生热烈掌声，与广大师生积极互动，让我院师生受益匪浅。


    李峰研究员简介：
    1995年毕业于南京化工大学（先南京工业大学），2001年于中科院金属所获博士学位。随后在中科院金属所先后助研、副研和研究员。主要从事新电化学能量材料及器件研究，已在Adv Mater、Nature Comm等期刊发表论文250余篇，被引用超过26000次， 其中37篇高被引用论文，入选科睿维安高被引用科学家(材料和化学),受邀为Science、Adv Mater等撰写综述和展望，获得国家发明专利20余项。获得国家杰出青年基金(2015)，入选万人计划科技创新领军人才（2017），2006年曾获得国家自然科学奖二等奖（排名第二），被聘为《新型炭材料》、《储能科学与技术》、《Journal of Energy Chemistry》、《Energy Storage Materials》和《JPhys Energy》编委。

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中科院金属所李峰团队Angew. Chem.综述：二次铝电池的机遇与挑战

由于具有较高的体积比容量，价格低廉以及更好的安全性能，二次铝电池体系能够与目前的锂电池体系形成很好的互补。由于铝电池体系的特殊性以及复杂性，当前存在与铝电池体系中的很多基础问题无法得到很好的理解与改善，因此极大的制约了其应用前景。其最主要的问题包括：（1）铝电池体系通常采用离子液体作为电解液，三价铝离子在电解液中以AlCl4–阴离子的形式存在，使得充放电过程中的去溶剂化过程与常见的有机体系差异明显；（2）正因为AlCl4–的存在，铝离子电池的反应又可以分为“AlCl4–的嵌层反应”与“Al3+的嵌层/相变反应”；（3）在有Al3+参与的反应中，正极材料的可逆性与动力学均明显差于锂/钠/镁电池体系。

近日，中国科学院金属研究所李峰团队在Angewandte Chemie期刊上发表题为“The Rechargeable Aluminum Battery: Opportunities and Challenges”的综述论文。该工作首先对铝电池的电解液发展加以介绍，主要针对“AlCl4–的嵌层反应”与“Al3+的嵌层/相变反应”这两类反应介绍了其发展现状，并针对两种不同机理的反应讨论了其各自的优势、局限、解决方案以及未来可能的发展趋势，随后对以铝为负极的“双离子电池”体系加以讨论，最后对铝电池的整体发展做出展望。

二次铝电池体系的发展仍然处于起步阶段，其正极、负极以及电解液中所存在的大量问题依然需要更深入的理论分析与基础研究的支持。对正极反应而言，石墨类正极材料的比容量是其明显劣势，而金属氧化物/金属硫化物/氧（硫，硒）类正极材料的可逆性较差且动力学缓慢同样制约了他们的发展。具有高电荷密度的Al3+被认为是导致上述问题的主要原因，因此，如何设计正极材料，平衡正极晶格键能与Al3+强电场之间的关系，是未来改善铝电池正极材料性能的主要方向之一。对负极与电解液而言，氯铝酸盐尽管能实现铝负极的可逆电解电沉积，但是其弊端十分明显（如腐蚀性，湿度敏感性等），因此，发展非氯铝酸盐类电解液（如有机体系）势在必行。而如何理解并改善在非氯铝酸盐类电解液中的负极/电解液界面反应，实现铝负极的可逆电解/电沉积，是当前铝电电解液发展的瓶颈。

【 文献信息 】

The Rechargeable Aluminum Battery: Opportunities and Challenges

（Angewandte Chemie，2019，DOI: 10.1002/anie.201814031）

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201814031

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中科院沈阳金属所“高性能碳基储能材料及其器件的研究”

（完成人：李峰、成会明、王大伟、周光敏、李娜）获得辽宁省自然科学一等奖

辽宁省自然科学一等奖获奖项目“高性能碳基储能材料及其器件的研究”：该项目以碳基能源电化学的界面机理和器件创新为核心，以独特、新颖的视角深入研究碳基多孔结构、一体化电极及柔性器件等的关键科学问题，发现了碳表面及孔结构与储能的关联规律，实现了一体化高容量纳米限域碳硫电极，设计并发展出多种柔性电化学储能器件用碳基电极材料和原型器件等，取得了系列具有重要科学价值的原创性成果。提出并制备了集大孔、中孔和微孔于一体的层次孔结构碳材料，阐明了氮基团双电子转移氧化还原反应过程，层次孔的概念和双电子转移的反应具有普适性，是传统多孔材料领域中的重要进展；发明了一体化电极结构，获得电子和离子的快速输运，实现了全新的高容量纳米限域碳硫正极，极大地提高了整个器件的能量密度，推动了锂硫电池的实用化发展；制备出系列具有极佳的柔性和优异的电化学特性的电极材料，在多种原型器件上验证，开拓并促进了柔性电化学储能器件的新途径和新发展。上述成果为本学科及其他相关学科的发展做出了重要贡献。

在Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Energy Mater.、Energy Environ. Sci.、Adv. Mater.等国际期刊上发表，受到同行的广泛关注和认可，被SCI 他引3710 余次，8 篇代表性论文均为ESI 高被引论文，其中2 篇分别入选了2008年和2014 年中国年度百篇最具影响国际学术论文。

tianjiao

围绕实现碳达峰、碳中和的目标，加快构建绿色能源体系，发展高效的电化学储能技术是必然选择。在众多储能技术中，锂硫（Li-S）电池作为高能量密度电池的代表，被认为是下一代储能技术的重要候选之一。近十年，Li-S电池的各项性能指标（容量、寿命、效率等）均取得了长足进步。然而，目前仍面临着诸多问题，包括较差的离子/电子导电性、多硫化物穿梭效应、缓慢的反应动力学和不可控的锂枝晶等。因此，发展实用型Li-S电池仍然还有很长的路要走。

       调控Li-S电池中电活性组分的扩散和反应过程是解决这些问题的根本。不同结构、尺寸和荷电性的电活性物种，在不同的电化学微环境中，扩散和反应过程对材料的组成/结构的需求存在较大差异，对材料的可设计性提出了更高的要求。发展和应用新材料体系可为Li-S电池的发展注入新活力。金属有机框架（MOFs）材料是一类新兴的有机-无机杂化的多孔晶体，在气体吸附分离、催化和储能领域已展现了良好的应用潜力。多种金属节点、可设计有机配体和不同连接方式，可在分子水平上实现材料孔化学（孔尺寸、孔形状和孔环境）的定制，极大地丰富了多孔材料体系。同时，根据晶体材料合成的经验，选择不同的路径，可实现MOFs材料从零维、一维、二维到三维的形貌控制。将MOFs材料引入到Li-S电池体系中，其可定制的结构优势为调控Li-S电池中各种电活性材料的扩散和反应过程提供了更多和更精准选择。
       中国科学院金属研究所李峰研究员团队，聚焦Li-S电池中的基本问题和MOFs的结构优势，重点讨论了可调MOFs的成分/结构与Li-S电池中电活性物种之间相互作用，提出功能导向的MOFs结构精准设计和绿色规模化制备是未来MOFs基电化学储能体系的重要研究方向，同时指出电化学体系中MOFs材料的化学、电化学及热稳定性是需要重点关注的方面。


        论文信息：
        Tunable Interaction between Metal-Organic Frameworks and Electroactive Components in Lithium-Sulfur Batteries: Status and Perspectives
       Fulai Qi, Zhenhua Sun*, Xialu Fan, Zhenxing Wang, Ying Shi, Guangjian Hu, Feng Li*
       Advanced Energy Materials
       DOI: 10.1002/aenm.202100387