2022年3月，省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室和材料科学与工程学院孔令斌教授在锂离子电容器领域取得新的研究进展。相关论文以题为“Engineering Novel Ni2-XCoXP Structures for High Performance Lithium-ion Storage”发表在材料领域国际顶级学术期刊《Energy Storage Materials》(IF:17.789，中科院一区)上，孔令斌教授为论文的唯一通讯作者，硕士生李峰峰为第一完成作者。
近年来，随着先进技术的发展和人们需求的增加，对电化学能源存储器件提出了新的要求，改善其电化学性能变得尤为关键。杂原子掺杂是一种有效的手段，但是如何实现可控掺杂，使得母体相结构不发生相变，从而更好的探究材料特性与电子导电性、电化学活性、电极过程动力学等之间的联系，仍是一个巨大挑战。本工作展示了一种Co原子可控掺杂Ni2P的电极材料设计策略，实现了褶皱微球向由纳米片自组装形成纳米花微球的形态学结构的自诱导和可控调整，并制备出一系列基于母体相掺杂的电极材料Ni2-XCoXP (X=0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1, 1.2)，在基体相晶体结构未发生相变的同时系统性探究了不同掺杂量对电化学性能的影响。研究结果表明，杂原子掺杂引起母体相电子结构的优化以及缺陷工程的构筑为电子传输提供短的扩散路径，从本征结构出发提升电极材料电子导电性；同时Co的体相掺杂会降低金属原子M（Ni、Co）与P原子之间的结合能，从而提高本征电化学反应活性，使其拥有高的电化学动力学特性。从微观结构上看，微观和/或纳米结构形态的可控调控促进了循环的稳定性和可逆性。优化后的Ni1.2Co0.8P电极具有超高的可逆比容量，优异的倍率性能和循环稳定性。采用非原位SEM、TEM、XRD等手段对其储能机理进行探讨，可以发现良好的纳米花结构为锂存储过程中插层反应与转换反应的协同进行提供稳定的存储位点和反应场所，并且反复相变过程中使得一部分第二相原子析出，从而实现电极材料非活性位点的激活，导致可逆比容量的持续上升。
该项研究工作得到了国家自然科学基金(No.51971104、51762031)、甘肃省教育厅“双一流”科研重点项目（GSSYLXM-03）等经费的支持。
通讯作者介绍：
孔令斌 理学博士、教授、博士生导师、甘肃省“杰青”、 甘肃省“飞天学者”特聘教授、有色金属先进加工与再利用国家重点实验室（兰州理工大学）能源材料团队学术带头人。目前公开发表SCI收录论文260余篇，以第一作者/通讯作者在ACS Energy Letters、Energy Storage Materials、Journal of Materials Chemistry A、ACS Applied Materials & Interfaces、Chemical Communications、The Journal of Physical Chemistry C等期刊发表140余篇，SCI他引8100余次，H-index(H指数）47，3篇论文入选ESI高被引论文。获得甘肃省自然科学三等奖（排名第一）、甘肃省高校科技进步一等奖（排名第一）等科技奖励。主持包括面上项目，青年基金等国家自然科学基金5项、教育部科学技术研究重点项目1项、甘肃省基础研究创新群体项目1项、甘肃省高校基本科研业务费专项基金1项、甘肃省自然科学基金1项。
课题组网站：
https://www.x-mol.com/groups/kong_ling-bin
（撰稿：孔令斌，终审：李元东）
甘公网安备 62010302000677号
