近日，深圳北理莫斯科大學(xué)材料科學(xué)系副教授谷思辰、聶萬(wàn)麗帶領(lǐng)其研究團(tuán)隊(duì)，在材料學(xué)科頂級(jí)期刊《Advanced Functional Materials》上發(fā)表了題為“An Anion-Concentrating Layer for a Large-Capacity Al Anode Enabled by an Amorphous 2D Covalent Organic Framework（由無(wú)定型二維共價(jià)有機(jī)框架構(gòu)建大容量陰離子富集涂層用于可充電鋁離子電池負(fù)極）”的研究論文。該期刊最新影響因子為19.9，是材料領(lǐng)域的國(guó)際頂尖期刊。
論文第一作者為聶萬(wàn)麗副教授指導(dǎo)的北京理工大學(xué)-深北莫專(zhuān)項(xiàng)碩士研究生李娟，深圳北理莫斯科大學(xué)為第一完成單位。通訊作者包括聶萬(wàn)麗、谷思辰、北京理工大學(xué)吳川教授。深圳北理莫斯科大學(xué)材料科學(xué)系朱亞楠、Sergey Ryazantsev副教授在理論計(jì)算、測(cè)試表征和數(shù)據(jù)分析做出了重要貢獻(xiàn)。
可充電鋁離子電池因其鋁負(fù)極具有高理論容量、儲(chǔ)量豐富、成本低及安全性好等優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是極具潛力的下一代大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)。然而，在高面容量下充放電時(shí)，鋁負(fù)極緩慢的離子傳輸動(dòng)力學(xué)會(huì)引發(fā)嚴(yán)重濃差極化，進(jìn)而導(dǎo)致枝晶生長(zhǎng)、“死鋁”形成、庫(kù)侖效率下降及短路風(fēng)險(xiǎn)。本工作創(chuàng)新性地采用非中心對(duì)稱(chēng)配體與三醛基單體通過(guò)席夫堿縮合反應(yīng)，合成了具有構(gòu)象柔性的無(wú)定形二維共價(jià)有機(jī)框架材料，并利用其無(wú)序介孔結(jié)構(gòu)及動(dòng)態(tài)亞胺鍵，在鋁負(fù)極界面特異性富集電化學(xué)活性Al?Cl??陰離子，從而有效緩解濃差極化，穩(wěn)定電極界面?；诖藷o(wú)定形COF涂層修飾的鋁負(fù)極，研究首次實(shí)現(xiàn)了在10 mAh cm?2的大面積容量下超過(guò)7500小時(shí)的超長(zhǎng)穩(wěn)定循環(huán)。該研究為通過(guò)界面離子動(dòng)力學(xué)調(diào)控提升可充電鋁離子電池極性能提供了新策略。
文章鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adfm.202600038
該團(tuán)隊(duì)近年來(lái)在可充電鋁離子電池方向持續(xù)取得重要進(jìn)展，近期還在《Energy & Environmental Science》（IF 30.8）與《ACS Applied Energy Materials》等頂尖期刊上發(fā)表了系列研究成果：
“Sichen Gu, Wanli Nie, Qiao Meng, Xinming Chen, Jiameng Zhang,Yun Cao and Wei Lv*, Stabilizing the Aluminum Metal Anode Through Polymer Coating-enabled Regulation of Exchange Current, Energy Environ. Sci., 2025, 18, 1477-1488.”
文章鏈接：https://doi.org/10.1039/d4ee03542a
“Meijin Wang, Jiameng Zhang, Juan Li, Wanli Nie*, and Sichen Gu*, Unlocking an Aluminum Anode in the Nonaqueous Electrolyte: Electrodeposition Kinetics, Electrolyte Engineering, and Electrode Modiffcation , ACS Appl. Energy Mater. 2025, 8, 8781?8810.”
文章鏈接：https://doi.org/10.1021/acsaem.5c01001
谷思辰副教授簡(jiǎn)介：
深圳北理莫斯科大學(xué)材料科學(xué)系副教授。以第一作者和通訊作者在Nature Communications，Energy & Environmental Science，Advanced Materials等期刊發(fā)表多篇研究論文，其中包含2篇ESI高被引論文。主持國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省普通高校重點(diǎn)領(lǐng)域?qū)ｍ?xiàng)、深圳市穩(wěn)定支持計(jì)劃等項(xiàng)目。主要研究方向?yàn)槎嚯娮愚D(zhuǎn)移電池體系與輕金屬負(fù)極電池。
聶萬(wàn)麗副教授簡(jiǎn)介：
聶萬(wàn)麗，深圳北理莫斯科大學(xué)材料科學(xué)系副教授。2000年獲中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所博士學(xué)位；2002至2004年，分別在莫斯科國(guó)立大學(xué)、德國(guó)Muenster大學(xué)從事博士后研究。以第一作者或通訊作者分別在A(yíng)ngew Chem. Int. Ed.、Advanced Materials、化學(xué)學(xué)報(bào)等期刊發(fā)表多篇研究型論文。獲得過(guò)國(guó)家自然科學(xué)基金青年及面上項(xiàng)目等經(jīng)費(fèi)資助。研究方向?yàn)閷?dǎo)向有機(jī)合成的金屬/非金屬有機(jī)配合物的合成、結(jié)構(gòu)及反應(yīng)活性研究；有機(jī)功能材料在二次電池中的應(yīng)用研究。
研究團(tuán)隊(duì)簡(jiǎn)介：
新型電池材料研發(fā)實(shí)驗(yàn)室，依托深北莫材料科學(xué)系，由能量轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)材料中俄聯(lián)合創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)支持建立。實(shí)驗(yàn)室聚焦二次電池前沿領(lǐng)域，致力于以下方向的研究：新型多電子轉(zhuǎn)移電池體系、輕金屬負(fù)極電池（鋁、鋅、鈉等）、固態(tài)電池與高能量密度鋰離子電池、鈉離子電池與鋅離子電池、納米材料與有機(jī)功能材料的設(shè)計(jì)合成及其在電池中的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)室融合中俄雙方在材料研發(fā)與機(jī)理研究方面的優(yōu)勢(shì)，注重從材料設(shè)計(jì)、界面調(diào)控到器件集成的系統(tǒng)性創(chuàng)新，推動(dòng)高性能、高安全、低成本的下一代儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展。
