我系教师陈亚鑫在炭基材料结构设计及储能应用取得研究进展
日益增长的能源需求促进了安全、廉价、可规模化的高性能电池技术的发展。锂离子电池因锂资源储量有限且分布不均，难以满足未来社会对大规模储能系统的需求，研发可替代锂离子电池的新型低成本储能技术已成为国内外关注的热点。钠离子电池与钾离子电池作为新兴储能体系，在对体积能量密度要求不高的大型储能领域表现出极具潜力的应用前景，针对应用需求的负极材料设计成为国内外关注的热点。
我系先进化学电源研究所着眼于离子电池性能要求，开展纳米炭材料及其炭基复合材料的设计、制备、调控和性能研究，借助反应机理实现适用于储钠、储钾应用的炭基负极材料结构定制。针对钠、钾离子扩散动力学迟滞的问题，通过材料纳米化暴露活性位点、缩短离子固相扩散深度，从而缓解离子输运动力学局限，提高离子存储性能。针对红磷负极循环稳定性差的问题，通过简易高效的球磨法制备三种不同化学键合状态的磷/碳纳米管复合材料：磷-羧基化碳纳米管（P-CGCNTs）、磷-碳纳米管（P-CNTs）和磷-还原羧基化碳纳米管（P-RCGCNTs），并系统地研究了由不同化学键合状态引起的K+储存容量和循环稳定性的差异。研究结果表明，得益于P-O-C键比P-C键更高的结合能，P-CGCNTs表现出远超P-CNT和P-RCGCNTs的循环稳定性，炭材料表面羧基化有助于显著改善炭基体对红磷的复合能力，助力高储钾稳定性磷/炭复合电极结构设计。
研究成果在国际知名期刊ACS Applied Materials & Interfaces（JCR 1区，TOP期刊）发表研究论文“Enhancing the Cycling Stability by Tuning the Chemical Bonding between Phosphorus and Carbon Nanotubes for Potassium-Ion Battery Anodes”（https://doi.org/10.1021/acsami.0c11577），我院硕士研究生彭大庆为论文第一作者，陈亚鑫与鞠治成老师为共同通讯作者，中国矿业大学为第一完成单位。
相关成果在国际纳米材料著名期刊Nanoscale（JCR 1区，TOP期刊）发表研究论文“Undercooling-directed NaCl crystallization: an approach towards nanocavity-linkedgraphene networks for fast lithium and sodium storage”（https://doi.org/10.1039/D0NR01126F），我院教师陈亚鑫为第一作者，鞠治成副教授与北京化工大学宋怀河教授为共同通讯作者，中国矿业大学为第一完成单位，成果遴入Nanoscale 2020热点论文（2020 Nanoscale Hot Article Collection）。
