杂原子掺杂是一种提高碳材料钠储存性能的有前途的方法。尤其，氮原子是研究最多的掺杂剂，它可以在六元碳晶格引入更多的缺陷点位。近年来，除了氮，硫元素的掺杂也引起了越来越多的关注。由于硫有一对孤对电子，容易极化，提高碳材料的化学活性。不仅如此，最近的理论计算证明：氮、硫元素的共掺杂可以带来协同效应由于电荷密度和自旋密度的重新分配。然而，目前为止，合成杂原子掺杂碳材料的方法依然非常有挑战性，亟待开发出简单的新方法。 近日， 中国科学技术大学余彦教授 课题组在国际著名期刊 Small 上发表题为“ A Flexible Sulfur‐Enriched Nitrogen Doped Multichannel Hollow Carbon Nanofibers Film for High Performance Sodium Storage ”的文章。在这项工作中， 通过静电纺丝技术和热处理升华硫制备富硫N掺杂多通道中空碳纳米纤维（表示为S-NCNF）膜作为柔性钠离子电池（NIB）的负极材料 。S-NCNF薄膜具有优异的电化学性能，特别是具有高倍率容量（电流密度为10 A g -1 时为132 mA h g -1 ）和显著的长循环稳定性（2 A g -1 电流密度下经过2000次循环后可逆比容量为187 mA h g -1 ）。材料具有丰富的缺陷和较大的的层间距，这种独特的3D结构改善了钠储存性能。密度泛函理论计算表明掺杂硫的含氮碳纳米纤维不仅可以促进钠的吸附，而且有利于电子的转移。因此，该方法是设计具有其他杂原子掺杂的自支撑碳基薄膜的提供一种新思路。 论文链接： https://doi.org/10.1002/smll.201802218 作者简介： 余彦教授 中国科学技术大学材料科学与工程系教授，博士生导师。2006年获得中国科学技术大学博士学位，2011年，入选中组部首批青年千人。先后在美国（Florida International University）和德国马普固体研究所（Max Planck Institute for Solid State Research）从事科学研究工作。 主要研究方向为高性能锂离子电池、钠离子电池、锂硫电池等关键电极材料的设计、合成及储能机制。目前在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Nano Lett., Energy Environ. Sci.,等国际著名期刊上发表论文100余篇，其中有10余篇入选ESI高引频论文。 更多 链接地址： http://www.espun.cn/news/detail-322.html \0 文章来源： 易丝帮 \0
随着柔性可穿戴设备的发展，对储能装置也提出来新的需求。而目前锂离子电池正极材料比容量一般低于200mAh/g，已不能满足下一代柔性可穿戴电子设备的需求。针对上述问题， 天津大学杨全红教授团队 通过 静电纺丝技术和化学气相沉积方法 ， 将V2O5纳米片封装进多层石墨纳米管中，得到电缆结构V2O5@G复合物 。作为锂离子电池正极，V2O5@G表现出优异的柔韧性和超快稳定的储锂性能。在电流密度0.1C下，可逆比容量为224mAh/g，当电流密度升至10C，比容量仍高达90mAh/g，容量保持率为99.96%（200次循环后）。当制备成全电池后，在功率密度15.2kW /kg下，可获得360Wh/kg高的能量密度，这体现了良好的电化学性能。该简单可大规模化生产合成策略，为制备其他柔性正极材料和柔性储能设备的设计、应用提供了借鉴。 图1.电极的设计和构建 图2.a)V 2 O 5 @G电极CV；b)在电流密度0.5下， V 2 O 5 @G ，V 2 O 5 /G和V 2 O 5 电极的循环性能；c) V 2 O 5 @G 电极的倍率性能；d)1C电流密度下，不同温度时V 2 O 5 @G电极的循环性能；e)V 2 O 5 @G电极和其他文章V 2 O 5 电极电化学性能比较；f)V 2 O 5 @G和V 2 O 5 / G电极的阻抗。 图3.全电池的电化学性能和柔韧性：a)制作柔性Sn- V 2 O 5 电池的机理；b)在电流密度0.5C下，全电池的循环性能；c)全电池抵抗弯曲稳定性；d)在扁平和弯曲状态，全电池为LED器件供能。 链接地址： http://www.espun.cn/news/detail-313.html \0 文章来源： 易丝帮 \0
作为锂硫电池中的一类特殊的正极材料，热解聚丙烯腈/硫（或称：硫化聚丙烯腈，缩写为：pPAN/S）和某些微孔碳/S复合材料可以完全规避多硫离子溶解的问题，能够在商业化的碳酸酯电解液中获得优异的循环稳定性。但是，在pPAN/S或微孔碳/S复合材料中，S的含量通常很难超过50wt%，且容量利用率不高，导致该复合材料的总体能量密度不高，限制了其实际应用。 近日， 新加坡南洋理工大学楼雄文教授 课题组报道了 一种热解聚丙烯腈/二硫化硒（pPAN/SeS2）复合材料，其活性物质含量高达63wt%，作为电池的正极材料展现了优异的储锂和储钠性能 。研究者指出：活性物质含量的提升有两方面原因，首先，Se元素的摩尔质量是S的约2.5倍，因此，Se的引入能显著提高复合材料中活性物质的质量百分比；其次，相对于粉末状的PAN，在多通道pPAN的微孔、介孔尺度的孔道结构中能储存部分具有电化学活性的SeS2，进一步提升复合材料中活性物质的比例。 形貌结构： 在热处理过程中，PS受热分解，形成了连续贯通的孔道结构，同时PAN与SeS2发生脱氢反应，Se-S链状分子与PAN的高分子骨架形成化学键，得到pPAN/SeS2复合材料。与pPAN/S和pPAN/Se相比，pPAN/SeS2结合了二者各自的优点。pPAN/SeS2的电化学活性更多地类似于pPAN/Se；同时，得益于在理论比容量和电导率上的优势，pPAN/SeS2的放电比容量又远高于二者。 电化学性能： 在0.5 A g -1 的电流密度下，pPAN/SeS2复合正极的储锂比容量高于1000mAh g -1 ，其库伦效率约为100%。同时，pPAN/SeS2展现了优异的倍率性能和长循环稳定性，在4 A g -1 的电流密度下，循环2000次后还保持较高的容量。 研究者又将pPAN/SeS2用于室温Na-SeS2电池的正极材料，显示出了优异的反应活性。在室温0.1 A g -1 的电流密度下，pPAN/SeS2第二次放电比容量高达944 mA h g -1 ，其循环和倍率性能明显优于pPAN/S。 通过对100次循环后的Li-SeS2电池进行拆解分析，发现pPAN/SeS2具有很好的电化学稳定性，在循环过程中完全没有Se或S的溶解问题，电极片和电极材料都保持了很好的稳定性。 该研究制备pPAN/SeS2的方法较简单，同时，pPAN/SeS2展示出了优异的储锂和储钠性能，既具有较高的容量，又具有较好的循环稳定性。值得指出的是，虽然该工作中Se：S的比例在1:2时获得了很好的容量与倍率的平衡，但是，基于材料成本、电池性能、应用领域等综合因素考虑，正极材料中的Se/S比例仍然有很多优化提升的空间。 图1. pPAN/SeS2的形貌和结构 图2. 对pPAN/SeS2和一些对比样品的表征 图3. pPAN/SeS2和pPAN/S，pPAN/Se的电化学性能对比 图4. Li-SeS2电池的性能 图5. 室温Na-SeS2电池的性能 图6. 对循环后的pPAN/SeS2进行的相关表征 \0链接地址： http://www.espun.cn/news/detail-291.html \0 文章来源： 易丝帮
德国于利希中心有4700员工，是亥姆霍兹联合会最大的三个科研中心之一。于利希的主要是在能源环境、生物与健康、关键材料与技术三个领域从事跨学科的复合式研究。 于利希中心的能源环境研究院自上一年度起，在HITEC (Helmholtz Interdisciplinary Doctoral Training in Energy and Climate)博士研究生项目下向12个专业方向上提供7份于利希中心的专项奖学金。去年曾有两位中国学生被录取。今年是HITEC项目第二年，德方继续在全球发布招聘通知，岗位方向以及招聘条件均见附件，导师以及注册答辩单位都各有不同。 （ 另外，，因为于利希中心科研经费充足，而人员费用则是遵循严格的年度计划，这些或这类岗位也完全欢迎中方学生持CSC奖学金申请。 ） HITEC_2012_Call for Applicants.pdf 这12个HITEC Project分别是： # 1: Multi-scale modelling of PS-PVD manufactured gas separation membranes # 2: Investigation of the early stages of precipitation and ageing mechanisms of Laves Phase strengthened ferritic steels by high resolution transmission electron microscopy # 3: Immobilisation of long-lived radionuclides by means of structural incorporation in monazite-type phosphates # 4: Cirrus cloud formation, evolution and geographical distribution: linking large-scale observations and 3D modelling # 5: Impacts of possible future N2O increase (e.g. from biofuels) on thestratosphere # 6: Stochastic Modelling for Uncertainty Quantification in Climate Simulations and Solar Energy Capture # 7: Climate effects of tropopause region aerosol: Process-oriented studies using combined in-situ observations and the chemistry-climate model ECHAMHAMMOZ # 8: Oxidation studies on model alloys with Ambient Pressure (AP) XPS # 9: Atmospheric profiling of clouds, temperature and humidity using a ground-based infrared spectrometer # 10: Synthesis and Characterisation of single-crystalline Lanthanides-Zirconate and Hafnate pyrochlores for immobilisation of Actinides # 11: Development and application of a Smoothed Particle Hydrodynamics /Discrete Element Method framework to model complex fluid and particulate flows # 12: Development of a Small SatEllite for ClimaTe research (DiSSECT)
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