潘锋 ,北京大学讲席教授,北京大学深圳研究生院副院长、新材料学院创院院长 。 1985年毕业于北大化学系,1988年在中科院福建物构所获硕士学位,1994年在英国思克莱德大学获博士学位,1994-1996年为瑞士ETH博士后。
2011年创建北京大学深圳研究生院新材料学院 ,2012-2016年作为首席科学家和技术总负责人 联合8家企业承担和完成了国家新能源汽车动力电池创新工程项目。2015年任科技部“电动汽车动力电池与材料国际联合研究中心”(国家级研发中心)主任。2016年作为首席科学家 承担国家材料基因组平台重点专项 (“基于材料基因组的全固态锂电池及关键材料研发”)。
潘锋教授发表了包括Nature Energy、Nature Nanotech、JACS、AM等SCI论文250余篇,2015-2020连续六年入选爱思唯尔中国高被引学者 。获2016年国际电动车锂电池协会杰出研究奖、2018年美国电化学学会电池科技奖、2018年深圳市自然科学一等奖(领军),在锂电池材料方面的成果入选2019“中国百篇最具影响国际学术论文 ”。课题组网页:http://www.pkusam.cn/China/Index.html
研究领域 :1. 新能源材料基因组研究(设计、计算、合成、表征);2. 纳米与晶体的结构与性能;3. 新型装备研究与开发(3D打印、高功率等离子);4. 动力与储能电池及关键材料;5. 新型太阳能电池与关键材料(柔性薄膜、银浆);6. 新型室温热电材料等。
2021年9月15日,潘锋教授在国际顶级期刊Adv. Funct. Mater.(AFM,IF=18.808)以及Small(IF=13.281)上同时发表3篇文章 ,涵盖电池、催化 领域。在此,小编对这三篇成果进行简要介绍,以供大家参考!
AFM: 氮空位诱导单原子Ni催化剂的配位重构实现高效电化学CO2 还原
过渡金属氮碳基单原子催化剂 (SAC) 在将CO2 电还原为CO方面表现出优异的活性和选择性,有利的局部氮配位环境是构建高效金属-N位点的关键。
潘锋教授 联合澳大利亚新南威尔士大学赵川教授(共同通讯) 等人报告了一种简便的等离子体辅助和氮空位 (NV) 诱导的协调重构策略,通过对快速形成的Ni-NC结构进行简单的微波诱导等离子体处理来实现。X射线吸收光谱(XAS)证实,在高能等离子体的连续撞击下,掺杂的N原子很容易被去除,从而导致活性位点的局部重构。Ni位点周围预先形成的五边形吡咯N缺陷可以转化为稳定的吡啶N占主导的Ni-N2 配位结构,并促进CO2 到CO的转化动力学。
重构后CO选择性和生产率均显著提高,在590 mV的轻度过电位下可达到96%的高CO法拉第效率,在890 mV下实现33mA cm-2 的大CO电流密度。XAS和DFT计算表明,这种有缺陷的局部N环境减少了对中心Ni原子的约束,并提供了足够的空间来促进CO2 分子的吸附和活化,从而降低CO2 还原能垒。
Nitrogen Vacancy Induced Coordinative Reconstruction of Single-Atom Ni Catalyst for Efficient Electrochemical CO2 Reduction, Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202107072
Small: 协同解离和捕获效应促进聚合物电解质中锂离子的传导
尽管无溶剂聚合物电解质具有安全性和机械灵活性,但由于其导电盐的解离性差而导致锂离子电导率低,并且由于醚键捕获锂离子而导致锂离子迁移数低。
为此,潘锋教授 联合美国陆军研究实验室许康研究员(共同通讯) 等人发现纳米尺寸的Al2 O3 填料携带的氧空位可以优先促进聚(环氧乙烷)(PEO)中的Li+ 传导。这些空位和其中的自由电子可以通过削弱其中的库仑吸引力有效地分解离子对,实现对浓度的调节;同时可以与阴离子相互作用,从而使Li+ 自由移动。这种协同解离和捕获效应导致锂离子电导率的显著和选择性改善。
基于这种聚PEO电解质组装的固态电池在高电流密度下表现出卓越的性能。这一发现揭示了长期观察到现象的分子级机理,即某些无机纳米填料改善了PEO 中的离子传导,并为下一代固态电池定制优质的聚合物基电解质提供了一种通用方法。
Synergistic Dissociation-and-Trapping Effect to Promote Li-Ion Conduction in Polymer Electrolytes via Oxygen Vacancies, Small 2021. DOI: 10.1002/smll.202102039
Small: 粘结剂设计构建弹性分层导电网络实现SiOx 负极的高循环稳定性
尽管硅基负极材料表现出高比容量,但其循环寿命很短。这是因为它们的体积变化会导致电极内导电网络的崩溃。因此,如何在电化学过程中保持导电网络的稳定仍是个挑战。
针对这一突出问题,北京大学深圳研究生院潘锋教授、杨卢奕副研究员 联合英国帝国理工学院赵岩博士(共同通讯) 等人基于市售氧化硅(SiOx )负极设计了一种聚芴型交联导电粘结剂(CCB),以从两个方面构建弹性分层导电网络:一方面,表现出高电子导电性,除了初级导电网络(例如导电碳)之外,CCB 还用作自适应次级导电网络,促进分子水平上SiOx 更快的界面电荷转移过程;另一方面,CCB 的交联结构显示出弹性的机械性能,防止电极在长时间循环过程中变形,以此保持主要导电网络的完整性。
在CCB的帮助下,未经处理的微型SiOx 负极材料的分层导电网络在长期循环过程中得到很好的保护,在0.8 A g-1 下循环250次后可提供2.1 mAh cm-2 的面积容量。本文提出的粘结剂设计策略为提高高容量硅基负极的循环稳定性提供了新的视角。
Constructing a Resilient Hierarchical Conductive Network to Promote Cycling Stability of SiOx Anode via Binder Design, Small 2021. DOI: 10.1002/smll.202102256
潘锋教授成果斐然,非常高产!在此附上其近期(今年8、9月份)部分成果:
1. 潘锋/林原Nano Energy:理解浓电解液中锂离子热力学和动力学行为以开发水系锂离子电池
2. 潘锋等Nano-Micro Lett.:氧缺陷β-MnO2@GO正极实现高倍率长寿命水系锌离子电池
3. 潘锋/谢琳等AEM:Al取代改性Li@Mn6超结构单元,提高无钴富锂正极的长循环性能
4. 潘锋/杨卢奕/刘新华最新AFM:PIM-1用于实现高性能固态锂硫电池
5. 潘锋/尹祖伟Chem. Soc. Rev.: 电化学石英晶体微天平在电池研究中的应用
6. 潘锋/杨卢奕Small Methods:抑制锂硫电池多硫化物穿梭的多功能导电粘结剂
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