陈人杰，北京理工大学材料学院教授、博导，北京电动车辆协同创新中心（国家级）研究员。2005年获博士学位，师从北京理工大学吴锋教授；2005-2007年于清华大学化学系从事博士后研究，师从陈立泉院士、邱新平教授；2007年入职北京理工大学；2012-2013年在英国剑桥大学Prof. Derek Fray、Dr. Vasant R. Kumar课题组访问研究。获得荣誉、称号：国家技术发明二等奖1项、部级科学技术一等奖4项。教育部新世纪优秀人才，北京市优秀人才、科技新星，北京高等学校卓越青年科学家，中国工程前沿杰出青年学者，英国皇家化学学会会士，教育部长江学者特聘教授和科睿唯安2020“全球高被引科学家”。研究领域：针对高比能长航时电池新体系的设计与制造、二次电池安全性/温度适应性、超薄/轻质/长寿命特种储能器件及关键材料研制等科学问题和技术难点，开展：（1）离子液体及新型功能复合电解质材料；（2）多电子高比能新型二次电池及关键材料；（3）特种功能电源及异构纳米材料；（4）绿色二次电池设计与资源化利用等具有原创性的研究工作。曾先后在Chemical Reviews, Chemical Society Reviews, Advanced Materials, Nature Communications, Energy & Environmental Science, Advanced Energy Materials等国际顶级期刊发表SCI收录论文200余篇；申请发明专利96项，获授权42项；开发出电池材料基因组数据平台，获批软件著作权10项；出版学术专著2部（《先进电池功能电解质材料》科学出版社2020年出版；《多电子高比能锂硫二次电池》科学出版社2020年出版）。Google Scholar显示被引量达16000余次，H指数高达69。
近期成果
陈人杰教授团队科研成果突出，取得了诸多优异的成果，而近期更是成果井喷！自国庆长假第二天10月2日起至节后第一天10月8日这一周内，连发3篇Advanced Materials（AM, IF=30.849）、1篇Advanced Energy Materials（AEM, IF=29.368）、1篇Nano-micro Letters（NML, IF=16.419）等5篇重磅成果，总IF过100！其中10月8号更是一天同时发表2篇AM+1篇AEM，实在是太强了！在此为大家简单介绍下这5篇优异成果，以供学习和参考。
10月2日AM: 混合MXene/石墨烯气凝胶中封装Zn作为可折叠锌离子电池的稳定锌负极
三维（3D）主体材料可以有效减缓锌（Zn）金属负极的枝晶生长。然而，使用3D基底增加的电极/电解液反应面积加速了负极界面的钝化和腐蚀，最终降低了电化学性能。为此，北京理工大学陈人杰教授、谢嫚副教授（共同通讯）等人通过定向冷冻过程构建了可折叠的MXene/石墨烯气凝胶混合支架，基于丰富的亲锌特性和微孔结构，通过电沉积过程将金属Zn致密地封装在其内部。在循环过程中，由于MXene中固有的氟终端，在负极/电解液处原位形成富含ZnF2的固体电解质界面 (SEI)可以有效抑制枝晶生长。此外，3D微尺度分布的块状锌设计抑制了析氢反应（3.8 mmol h-1 cm-2）和通过原位/异位测试的钝化。因此，在对称电池测试中，电极在10 mA cm-2下具有超过1000小时的长循环寿命。在连续单折叠和双折叠之后，具有复合负极和LiMn2O4正极（60% 放电深度）的准固态可折叠电池仍保持超过91% 的高容量保持率。这项研究为水系锌离子电池提供了一种革命性的封装理念以及可折叠的研究。Encapsulation of Metallic Zn in Hybrid MXene/Graphene Aerogel as Stable Zn Anode for Foldable Zn-ion Batteries, Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202106897https://doi.org/10.1002/adma.202106897
10月6日NML: 用于下一代可充电电池的MOF基材料的合理设计
基于金属有机框架 (MOF) 的材料具有高孔隙率、可调成分、多样化结构和多功能功能，为下一代可充电电池应用提供了广阔的空间。在此，北京理工大学陈人杰教授、李丽教授（共同通讯）等人总结了用于下一代可充电电池（钠离子电池、钾离子电池、锌离子电池、锂硫电池、锂氧电池和锌空气电池）的原始MOFs、MOF复合材料、MOF衍生物和MOF复合材料的最新进展。作者全面讨论了电极材料、隔膜、电解质和金属负极的组件、结构和性能在提高电池性能方面的独特优势，详细介绍了各种MOF相关材料的可控制备和电池性能增强机制的关键因素。最后提出了MOF设计策略的主要挑战和前瞻性解决方案。尽管MOFs近年的研究很大进展，但基于MOF的先进纳米结构的合理设计仍处于研究的早期阶段，需要合成新型MOF复合材料以及原位表征对电化学过程的基本机理进行深入研究。此外，制备MOF的高成本和环境破坏仍然阻碍其实际应用，这需要在未来的研究中进一步努力。这篇综述将有助于指导和启发用于下一代可充电电池的先进MOF 基材料的未来设计。Rational Design of MOF-Based Materials for Next-Generation Rechargeable Batteries, Nano-Micro Letters 2021. DOI: 10.1007/s40820-021-00726-zhttps://doi.org/10.1007/s40820-021-00726-z
10月8日AEM: 用于快速充电锂金属电池的石墨烯/碳纳米管复合气凝胶支架
锂金属负极以其高比容量和最低的氧化还原电位引起了学术界和工业界的关注。然而，锂枝晶的不可控生长和低库仑效率 (CE) 将其排除在实际应用之外，尤其是在快速充电领域。为此，北京理工大学陈人杰教授、李丽教授（共同通讯）等人通过简单的一锅水热反应制备了石墨烯/碳纳米管复合材料（GCNT）气凝胶并将其作为锂金属负极的稳定主体。具有大表面积和高电导率的多孔气凝胶可以显著降低局部电流密度，从而实现球形和均匀的锂沉积。GCNT 气凝胶电极可以在1 mA cm-2的电流密度和 1 mAh cm-2 的容量下进行430 次循环并保持97.7% 的高CE，对称电池可以维持高达8 mA cm-2的高电流密度。与LiFePO4正极配对的复合负极显示出超高倍率能力（18C倍率时97.6%的超高容量保持率）和99.1%的平均CE（4 C下570次循环）。当与 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极配对时，复合负极还可以表现出10 C的高倍率，并在随后的2 C下的470次循环中实现了83.2% 的高容量保持率和99.8% 的平均 CE。这项工作为3D导电碳基体的设计提供了见解，并将促进用于高能量密度应用的快充锂金属电池的发展。From Flower-Like to Spherical Deposition: A GCNT Aerogel Scaffold for Fast-Charging Lithium Metal Batteries, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202102454https://doi.org/10.1002/aenm.202102454
10月8日AM: 一种用于高能锂电池的抗粉化和高连续性锂金属负极
锂金属是下一代高能电池最有前途的负极候选之一，然而锂粉化和相关的电接触损失仍然是重大挑战。在此，北京理工大学陈人杰教授等人报道了一种抗粉化和高连续性锂金属负极，该负极包含少量固态电解质 (SSE) 纳米颗粒作为保形/牺牲填料，铜 (Cu) 箔作为支撑集流体。在SSE的引导下，这种新型负极促进了锂的成核，有助于在循环过程中形成圆形、微尺寸且无枝晶的电极，从而有效地减缓锂枝晶的生长。混合负极中嵌入的铜集流体不仅增强了机械强度，而且提高了活性锂丝之间的有效电荷转移，提供良好的电极结构完整性和电连续性。因此，这种抗粉化和高连续性的锂负极在1 mA cm-2的电流密度下提供≈99.6% 的高平均库仑效率，可循环 300 次。配备该负极的锂硫电池（元素硫或硫化聚丙烯腈正极）分别在其相应的醚基或碳酸盐基电解液中显示出高容量保持率。这项研究为设计避免在运行过程中经历较大体积变化的电极提供了重要参考。An Antipulverization and High-Continuity Lithium Metal Anode for High-Energy Lithium Batteries, Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202105029https://doi.org/10.1002/adma.202105029
10月8日AM: 基于集成多氧化还原中心的双有机层正极的高性能水系锌电池
具有氧化还原活性位点和柔性结构的有机正极材料有望用于开发具有高容量和大输出功率的水系锌离子电池。然而大多数有机主体的储能依赖于Zn2+/H+与单一官能团之间的配位/失配反应，导致容量差、放电平台低和结构不稳定。为此，北京理工大学陈人杰教授、李丽教授（共同通讯）等人率先在纳米多孔碳上依次原位电沉积稳定的聚（1,5-萘二胺，1,5-NAPD）作为中间层和优异的导电聚（对氨基苯酚，pAP）作为表层以优化有机正极的结构，称为C@多层聚合物。原位分析、电化学测量和理论计算证明，双有机层正极中C=O和C=N活性位点可以同时以旋转和配位的聚合物链存储Zn2+以提高容量和稳定性。得益于双有机层的协同效应，C@多层聚合物正极表现出高容量（348 mAh g-1）、优异的倍率性能（132 mAh g-1@40 A g-1）、超过5000次循环的长寿命，即使在商业负载（10.2 mg cm-2）下也具有2.8 mAh cm-2的优异面积容量，证明了3D双有机层异质结构的优势。这种具有多个活性位点的独特锌离子存储机制为构建先进的锌有机电池创造了新的机遇。High-Performance Aqueous Zinc Batteries Based on Organic/Organic Cathodes Integrating Multi-Redox Centers, Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202106469https://doi.org/10.1002/adma.202106469
