隨著社會不斷發(fā)展，人們對能源的需求量日益增加，開發(fā)新型高效的清潔能源成為了眾多科研工作者關(guān)注的焦點(diǎn)。鋰離子電池是一種高效、安全、環(huán)保、便捷的能量存儲裝置，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域，并成為電動車（EVs）的關(guān)鍵組成部件。然而，鋰離子電池的電極材料是影響其性能的關(guān)鍵，而目前商業(yè)化的鋰離子電池負(fù)極材料多為碳負(fù)極材料（理論比容量~370 mAh g-1），已不能滿足人們的需求。因此開發(fā)新型的鋰離子電池負(fù)極材料，成為了近些年鋰離子電池研究領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。
在潘鋒教授的指導(dǎo)下，博士后楊金龍和鄭家新（共同第一作者）與學(xué)院的研究生、工程師積極合作、協(xié)同創(chuàng)新。開發(fā)新型的鋰離子電池負(fù)極材料，將硅酸亞鐵鋰（Li2FeSiO4）及氧化石墨烯（GO）復(fù)合材料作為負(fù)極材料，并獲得了優(yōu)越的電化學(xué)性能。該材料在0.2 A g-1電流下，容量高達(dá)1160 mA g-1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于現(xiàn)有的商業(yè)化碳材料（~370 mAh g-1），并且在2A g-1大電流條件下，600次循環(huán)后容量保持率仍有81.7%。與此同時，此工作首次提出了雙中心儲鋰模型（FeOx，Si量子點(diǎn)），讓科研工作者們對該材料有了進(jìn)一步的認(rèn)識。該科研工作發(fā)表在ACS旗下的NanoScale（DOI: 10.1039/C5NR03311J）雜志上。
圖1 (a) 最初的二維雜化模型。 (b)放大后的圖示：硅酸亞鐵鋰納米棒以及FeO4、SiO4交替鍵合于石墨烯。(c) 充鋰態(tài)時，負(fù)極材料的雙中心儲鋰模型。(d) 脫鋰態(tài)時，負(fù)極材料雙中心儲鋰模型（FeOx、Si及石墨烯形成FeOx·Si@GNS）。
圖2 (a) 在0.02 A g-1下，最初20次循環(huán)的充放電曲線。(b) 不同倍率下該材料的容量體現(xiàn)。(c) 在2A g-1下，該負(fù)極材料600次循環(huán)時容量體現(xiàn)。
目前，北京大學(xué)新材料學(xué)院的各課題組正在努力，相互合作，陸續(xù)將更加優(yōu)秀科研工作形成原創(chuàng)專利，并投到高影響力的雜志上。同時，學(xué)院的全體師生正在積極響應(yīng)北京大學(xué)創(chuàng)建世界一流大學(xué)的號召，共同努力把北大新材料學(xué)院建設(shè)成國際一流的材料科學(xué)與工程學(xué)院。
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Jinlong Yang?, Jiaxin Zheng?, Lin Hu, Rui Tan, Kai Wang, Shichun Mu* and Feng Pan*, “FeOx and Si Nano-dots as Dual Li-storage Centers Bonded with Graphene for High Performance Lithium Ion Batteries”, Nanoscale， 2015,7, 14344-14350. （SCI IF=7.4)
