面向我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)崛起和武漢市光電子產(chǎn)業(yè)集群的發(fā)展，江漢大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院光電化學(xué)材料與器件教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成立了電化學(xué)儲(chǔ)能材料與器件團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)先后全職引進(jìn)國(guó)家級(jí)、省級(jí)人才工程人選高層次人才。經(jīng)過初期的建設(shè)和發(fā)展，在鋰離子電池材料與器件研究中取得一系列重要進(jìn)展。

在國(guó)際上首次提出鋰離子過濾膜概念。團(tuán)隊(duì)以石墨烯和聚丙烯腈為基礎(chǔ)材料，制備了新型碳膜，具有鋰離子導(dǎo)通、溶劑阻擋的特殊功能，大幅度提升了鋰金屬電極的循環(huán)穩(wěn)定性，為開發(fā)鋰金屬電池器件提供了新的思路。相關(guān)成果在國(guó)際材料領(lǐng)域權(quán)威期刊ACS Applied Materials & Interfaces上發(fā)表。

固態(tài)電池的研發(fā)是全球電池研究機(jī)構(gòu)和新能源汽車公司競(jìng)相爭(zhēng)奪的制高點(diǎn)。團(tuán)隊(duì)最近研發(fā)了新型含硫系聚合物固態(tài)電解質(zhì)。傳統(tǒng)的固體聚合物電解質(zhì)是聚環(huán)氧乙烷PEO/鋰鹽體系，由于PEO易結(jié)晶且氧醚基團(tuán)具有過強(qiáng)配位作用，其離子電導(dǎo)率和鋰離子遷移率都很低。通過巰基-丙烯酸酯點(diǎn)擊反應(yīng)原位生成無定形含硫聚合物固態(tài)電解質(zhì)，室溫離子電導(dǎo)率高達(dá)2.7-3.0×10-5 Scm-1.鋰離子遷移數(shù)為0.4.硫醚鍵具有較長(zhǎng)的C-S鍵長(zhǎng)(1.81Å)，更低電負(fù)性(2.58)和適度配位作用，有助于鏈段運(yùn)動(dòng)并實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的室溫離子電導(dǎo)率。這些優(yōu)勢(shì)表明了巰基-丙烯酸酯點(diǎn)擊反應(yīng)是非常有效的原位制備高性能固體聚合物電解質(zhì)的策略。部分研究成果于近期發(fā)表在國(guó)際電池領(lǐng)域權(quán)威期刊Journal of Power Sources上。

團(tuán)隊(duì)通過電場(chǎng)頻率控制，使高分子鏈段或納米粒子表面電荷極化，進(jìn)而沿特定方向取向并排列成有序結(jié)構(gòu)。這種有序結(jié)構(gòu)為離子傳輸提供連續(xù)通道，顯著提高了固態(tài)復(fù)合電解質(zhì)的導(dǎo)電率。其研究成果在國(guó)際材料領(lǐng)域期刊權(quán)威期刊ACS Applied Materials & Interfaces和Materials and Design上發(fā)表，相關(guān)成果已多次被斯坦福大學(xué)和清華大學(xué)的知名教授在其研究論文中正面引用。

該系列研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、武漢市應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金、江漢大學(xué)科研啟動(dòng)基金和江漢大學(xué)學(xué)科特色方向協(xié)同創(chuàng)新等資助。