新能源材料，碳中和的有效技術(shù)方案

朋友們，新能源汽車已經(jīng)走進(jìn)了大家的日常生活中，用過電動(dòng)車的朋友可能會(huì)有這樣的煩惱：車跑不遠(yuǎn)、電池不耐用、換電池成本高、冬天更是跑不遠(yuǎn)、還怕電池爆炸?？梢哉f電池的性能是影響電動(dòng)車普及的根本原因。如果能開發(fā)出高儲(chǔ)能、高重復(fù)充電次數(shù)、高充放電速度、低成本、環(huán)保、安全的可充電電池，那么以上問題都將迎刃而解，電動(dòng)汽車將以更快的速度走進(jìn)千家萬戶，從而有效推動(dòng)我國碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

影響電池發(fā)展的主要因素，在于電池材料的研究。電池的問題，是電池材料的缺陷引起的，解決了電池材料問題，也就解決了電池的問題。可以說，新能源汽車的蓬勃發(fā)展離不開材料的快速升級(jí)。開發(fā)新型能源電池材料，是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的有效技術(shù)途徑，也是我國節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)的重要任務(wù)。

圖****1 電池是解決碳中和的有效方案

石墨烯材料因其高比表面積、良好的導(dǎo)電性和較高的化學(xué)穩(wěn)定性而被應(yīng)用于高性能充電電池中，如果石墨烯表面積可以充分利用的話，其理論比電容遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于目前電池能量密度。但是，石墨烯的聚集使其比電容受到極大的限制。對(duì)石墨烯表面進(jìn)行負(fù)載是解決這一問題的有效途徑。

圖2 石墨烯塊及石墨烯的空洞結(jié)構(gòu)

二硫化鉬(MoS2)，一種層狀過渡金屬硫化物，具有三明治結(jié)構(gòu)，其中每個(gè)MoS2層通過強(qiáng)離子/共價(jià)鍵由S-Mo-S三層膜組成。層間距為0.62 nm的單層MoS2由范德華力分開。這種結(jié)構(gòu)非常適合于離子的插入與脫出，可以應(yīng)用于可充電電池材料。尤其其較大的層間距，可以容納較大的離子，完全可用于鋁離子、鈉離子、鎂離子等電池材料。我們通過水熱合成法，制備出了花瓣形的粒子。并經(jīng)多步組裝制備出了納米MoS2粒子負(fù)載的石墨烯塊。

圖3 納米片層MoS2的微觀形貌

我們還自行設(shè)計(jì)了一種重復(fù)充電電池裝置，并將這種材料用于鋁離子電池的陰極，研究發(fā)現(xiàn)，這種可充電電池的能量密度得到了大幅度的提升，其重復(fù)充放電次數(shù)更是高達(dá)2000次以上。如果這樣的電池能夠進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，并投入使用的話，我們完全有理由可以相信，新能源汽車將會(huì)以更快的速度得到普及。

圖****4 自行設(shè)計(jì)的電池測(cè)試裝置

當(dāng)然，這種“未來電池”還有一些重要問題沒有解決，全面投入生產(chǎn)依然任重而道遠(yuǎn)，但新型能源材料必然是電池發(fā)展的方向，也是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的經(jīng)濟(jì)有效途徑。如果有你的加入，我想“未來電池”必將以更快的速度“飛入尋常百姓家”。你，愿意加入嗎？

崔傳生簡介

崔傳生，博士，副教授，碩士研究生導(dǎo)師。主要從事新能源材料的制備，及其在電池、有機(jī)催化合成等方面的應(yīng)用相關(guān)研究工作。同時(shí)，從事功能高分子、高分子助劑等方面的應(yīng)用研究工作。主持和參與國家自然科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)基金、聊城大學(xué)基金、橫向課題等多項(xiàng)。近年來，在國內(nèi)外重要期刊發(fā)表SCI論文30余篇。曾獲山東省科技進(jìn)步獎(jiǎng)、聊城大學(xué)自然科學(xué)優(yōu)秀成果等獎(jiǎng)勵(lì)。

招生專業(yè)：化學(xué)工程與工藝