西安理工大学材料科学与工程学院李喜飞

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李喜飞，教授（三级），博士生导师，任西安理工大学先进电化学能源研究院执行院长、现代分析测试中心副主任，陕西省储能材料表面技术国际联合研究中心主任，国际电化学能源科学院（IAOEES）副主席，Springer-Nature旗下期刊Electrochemical Energy Reviews（即时影响因子已超过18）执行主编，陕西省高性能新能源动力电池创新团队负责人，西安纳米科技学会常务理事等。入选2018年、2019年科睿唯安全球高被引科学家。曾获天津青年五四奖章，天津市五一劳动奖章，天津市“131”创新型第一层次人才培养工程和天津市学科领军人才等。主要从事微/纳米功能材料界面的设计、优化及二次电池的应用研究，已在Nature Communications、Advanced Functional Materials、Advanced Energy Materials、Energy Environmental Science、Nano Energy等期刊发表220多篇SCI学术论文，SCI引用9500次，H因子为50，4篇论文被评为ESI 1‰热点论文，25篇论文被评为ESI 1％高被引论文，有17篇学术论文被Adv. Energy Mater.、J. Mater. Chem. A、Chemsuschem、Chem. Commun.等选为封面文章重点报道。主持/共同主持国家自然基金面上项目、天津市新材料科技重大专项等20多项科研项目，作为课题骨干成员参与1项国家重点研发计划。

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先进电化学能源研究院、材料科学与工程学院李喜飞教授团队近日在材料与能源领域国际顶级期刊《Nano Energy》（影响因子15.548）上发表题为‘Controlled Design of Metal Oxide-based (Mn2+/Nb5+) Anodes for Superior Sodium-ion Hybrid Supercapacitors: Synergistic Mechanisms of Hybrid Ion Storage（我校为该论文第一单位，秦戬副教授为第一作者，李喜飞教授为唯一通讯作者）’和‘A review of mechanics-related material damages in all-solid-state batteries: Mechanisms, performance impacts and mitigation strategies（我校院士工作室张久俊院士和李喜飞教授均为通讯作者）’学术论文。
       秉承同时提高储能设备的能量密度和功率密度的宗旨，锂/钠离子混合超级电容器（Li/Na-HSCs）受到了广泛研究。Li/Na-HSCs的正极材料通常基于电容型的双层电容和赝电容反应机制，电荷转移过程主要发生在电极的表面，其可极大的加速充放电过程中的电荷传输。而其负极材料通常基于电池型插层和法拉第反应机制，电荷转移过程主要发生在电极的体相内部，而离子在固相材料中巨大的扩散能垒使该反应动力学迟缓，难以与正极相匹配。因此，负极材料的研究尤为重要。
       秦戬副教授在论文中提出利用盐模板辅助化学气相沉积的方法合成了中空碳纳米盒内嵌氧化锰负极材料（MnO@HCNb）。通过电化学分析，异位Raman，以及第一性原理计算等手段深入探究了其充放电过程中钠离子的嵌入脱出机理。得知其独特的优势：（1）中空内腔不仅为电极的体积变化提供了空间，而且促进了电解质的渗透，将固相离子扩散路径缩短至纳米级，增强了动力学过程；（2）核-壳结构不仅可以减轻储钠过程中的内应力，而且可以将MnO的转换反应限制在碳壳内部，从而诱导了大量的Mn/Na2O界面，降低钠离子扩散势垒；（3）电容性主导的法拉第反应和离子表面/缺陷吸附反应使电极具有快速的电荷转移过程，进一步加速了电化学反应。基于此, 作为半电池该负极可在5 A g-1的电流密度下循环10000圈，并具有88.6 %的容量保持率。与活性碳材料组装为钠离子混合超级电容器（MnO@HCNb//AC），其可提供最大116 Wh kg-1的能量密度和4.2 kW kg-1的功率密度。
       全文链接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.104594