《二维视界》 之《势点1》:当“崔神”遇到哲楠女神
崔屹,别名“崔神”,斯坦福大学材料科学与工程学院教授。研究工作主要集中在储能领域,得益其博士纳米材料研究基础,将纳米材料与电池进行完美地融合,继而研发出一系列让人耳目一新的电极材料。今天我们要说的是他与鲍哲楠女神在科研路上的“不解之缘”!...
故事始于2011年二人的初次合作。他们将多孔纺织物的纤维浸泡在石墨烯溶液中,进而利用电沉积负载MnO2,得到具有超长循环寿命、高电容的纳米复合电极材料[1]。这次合作旗开得胜,同时也被《Nature》杂志highlight,引起了众多科研工作者的关注。自此以后,二人的合作便一发不可收,截至今年已发表14篇文章,从氧化物到锂硫,再到目前的研究重心——硅负极,每一篇都堪称经典!不得不说的是,崔神在能源存储领域的资深造诣和鲍哲楠女神在有机、高分子材料领域的卓越成就让电储能领域实现了一次又一次的突破。
2013年,他们又首次提出电池领域的新概念——“自愈电极”。自始至终,崔神都非常看好硅负极,他认为,单质硅在地球上的储量、低成本以及超高比容量使其有望真正实现工业化生产。众所周知,硅负极一直面临着充放电过程中严重体积膨胀的问题。对此,崔神和哲楠女神利用自愈聚合物的氢键作用,在硅纳米颗粒表面包覆一层自愈聚合物薄膜,有效抑制了硅的体积膨胀[2]。而这个“自愈电极”概念的提出,更是将导电聚合物在电池领域的应用推向新的高潮。而2013年至今,他们对“自愈电极”的后续研究也仍然在不断探索中,硅电极的性能也被不断优化[3−5]。当然,体积膨胀是大部分电极材料都或多或少无法回避的问题,包括同样作为研究热点的硫正极。遗憾的是,目前并未看到二人在“自愈硫正极”的进一步研究。
总之,崔神和哲楠女神能各执利器,发挥所长,致力于解决电极材料中存在的致命难题,真正将科研推向工业化生产。我们认为,硅负极的工业化应用必定指日可待~
- G. Yu, L. Hu, M. Vosgueritchian, H. Wang, X. Xie, J. R. McDonough, X. Cui, Y. Cui, and Z. Bao. “Solution-Processed Graphene / MnO2 Nanostructured Textiles for High-Performance Electrochemical Capacitors”, Nano Lett. 2011, 11, 2905.
- C. Wang, H. Wu, Z. Chen, M. T. McDowell, Y. Cui, and Z. Bao. “Self-healing chemistry enables the stable operation of silicon microparticle anodes for high-energy lithium-ion batteries” Nat. Chem. 2013, 5, 1042.
- Y. Sun, J. Lopez, H.-W. Lee, N. Liu, G. Zheng, C.-L. Wu, J. Sun, W. Liu, J. W. Chung, Z. Bao, and Y. Cui, “A Stretchable Graphitic Carbon/Si Anode Enabled by Conformal Coating of a Self-Healing Elastic Polymer”, Adv. Mater. 2016, DOI: 10.1002/adma.201504723.
- Z. Chen, C. Wang, J. Lopez, Z. Lu, Y. Cui, and Z. Bao, “High-Areal-Capacity Silicon Electrodes with Low-Cost Silicon Particles Based on Spatial Control of Self-Healing Binder”, Adv. Energy Mater. 2015, 5, 1401826.
- Z. Chen, J. W. F. To, C. Wang, Z. Lu, N. Liu, A. Chortos, L. Pan, F. Wei, Y. Cui, and Z. Bao, “A Three-Dimensionally Interconnected Carbon Nanotube-Conducting Polymer Hydrogel Network for High-Performance Flexible Battery Electrodes”, Adv. Energy Mater. 2014, 4, 1400207.
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