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[转载]刘金平教授专访及优秀工作集锦

已有 469 次阅读 2020-2-18 15:10 |个人分类:热点研究|系统分类:论文交流|文章来源:转载

| 本文转自公众号“能源学人”(ID:Energist)


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刘金平,武汉理工大学首席教授/博士生导师、英国皇家化学学会会士(FRSC)、湖北省“杰出青年基金”获得者、科技部“高效能源转换与存储无机材料创新团队”核心成员。2009年6月于华中师范大学获博士学位;2008年-2011年期间,曾先后在新加坡南洋理工大学化学与生物医学工程学院、数理科学院应用物理系从事访问学者及博士后研究。迄今为止,在Adv. Mater.、Energy & Environ. Sci.、Nano Lett.等期刊上发表SCI论文近130篇,包括6篇特邀综述,被Nature Energy等SCI他引14000余次, H指数60。刘金平教授主持了国家重点研发计划重点专项子课题1项、国家自然科学基金3项等项目,授权发明专利近10项,出版中英文专著(章节)2部。获科睿唯安(Clarivate)“全球高被引科学家”、Elsevier“中国高被引学者”和“中国新锐科技人物”等荣誉。现任湖北省新能源动力电池工程技术研究中心副主任,Energy & Environmental Materials 副主编(Wiley)及5本国际英文期刊编委(IOP/Elsevier/Springer)。



系列专访主题

记录2020中国新能源技术发展历程

活动目的

通过线上、线下的方式采访和总结中国新能源技术领域中的100位知名科研者的研究工作,了解中国新能源的最新研究进展。活动对优秀的工作和课题组进行广泛的推文宣传,以实现更多的技术对接,促进新能源科研和产业的协同发展!


活动主办方

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活动支持方

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专访内容


1. 超级电容器的未来研究方向有哪些(电极材料、电解质等方面)?

我从基础研究的角度谈一下。高比表面积和合适孔结构且导电性良好的碳材料是超级电容器最典型的电极材料,依靠双电层原理储存电荷,因此,新型碳材料以及其它多孔、高导电性功能材料(如导电MOF)仍是未来研究的热点;对于赝电容材料,未来可能集中在嵌入赝电容原理的新材料(MoOx、MXene等)上。对于电解质,离子液体、凝胶/固态及高浓度电解质会是重要的研究方向。器件方面,新型混合电容器、柔性/可穿戴/微型、固态电容器以及与其它电子器件一体化集成的系统会是主流。我们在2017年的论文有详细的总结(Advanced Science, 2017, 4, 1600539)。


 2. 超级电容器的市场化的关键问题是什么?目前能达到实际应用的场景有哪些?

对于传统对称型双电层电容器及一些典型的非对称电容器,我觉得已经比较成熟,在很多领域可以商用化,比如用作备用电源、无线通信、消费业和工业电子等。


而混合超级电容器,不止是市场化,从基础研究领域来看,仍存在一些关键问题有待解决。其中有一个很重要的事情是预锂化。国内外有一些企业和公司已经示范(小规模市场化)了混合电容器,比如锂离子电容器。但当前预锂化过程需要单独进行,增加了大规产业化的复杂性和挑战性。发展原位预锂化技术十分关键有效。从市场化的角度考虑,另一个问题就是成本,很多基础研究的材料和器件制造过程成本太高,短时间内无法实现市场化。一旦上述这些问题得到解决,混合电容器在未来新能源汽车、智能电网以及可再生能源利用等领域有着广泛的应用价值。


 3. 混合电容器相比常规的电容器的优势在哪些方面?

混合电容器(hybrid supercapacitor)是由体相法拉第反应的电池电极与电容型电极组装而成的一种混合储能器件,正负极的储能机制完全不同,可以是“电池型-双电层”和“电池型-赝电容”两大类搭配(Energy & Environmental Materials, 2019, 2, 30–37)。电池型电极的引入可以很大程度提高器件的比容量C,同时非对称的器件结构结合高电位窗口的电极(电解质)材料的使用可以最大限度提高器件的电压V,从而大幅度提升能量密度,这是混合电容器较于常规电容器最大的优势。


 4. 目前所研究的新型电容器的种类主要有哪些?您对新型电容器的构建有哪些指导性的经验?

主要有混合超级电容器、柔性/可穿戴超级电容器等。对于前者,构建过程中最重要的是电池电极与电容电极在容量和动力学上的匹配,具体地,电池电极这边需要设计微纳电极结构提高反应动力学,而电容电极这边则要提升比容量(引入表面氧化还原反应、使用赝电容材料等)。对于后者,不能仅把精力放在材料的更替变换上,更重要的是研究储能器件在实际应用因素和环境下的服役性能以及这些过程中,柔性器件内部、界面发生的变化及其原因。充分理解这些,对推动柔性超电容器件的市场化具有重要意义。 


5. 您觉得固态电容器和水系电容器的主要挑战是什么?进一步改善和提升的关键在哪里?

固态电容器的重要挑战是电解质的离子电导率以及电解质与电极材料的界面,提高离子电导率、优化界面结合是解决问题的关键。而水系电容器的挑战在于电压窗口(能量密度)以及稳定性,研究耐高压电解液可以增大电压、提高能量密度,改善电解液性能或修饰电极材料则能大幅度提升水系电容器的稳定性。


6. 作为Wiley与郑州大学合作出版的国际英文期刊Energy & Environmental Materials的副主编,可否向大家介绍一下本刊?该刊的定位与发展策略是怎样的?

Energy & Environmental Materials是由郑州大学和John Wiley & Sons, Inc.联合出版的一本英文期刊。期刊主要面向能源捕获、转换、存储和传输材料以及洁净环境材料,发表能源与环境材料领域的高水平、高影响力的研究工作,为来自于化学、物理、材料、工程等多学科及交叉学科的研究者提供交流平台。期刊入选2017年中国科技期刊国际影响力提升计划项目D类支持,于2018年4月出版第一期,目前已出版八期,截止现在篇均引用次数近10。期刊定位为高水平中国人主导的国际化期刊,如果要用当前影响因子评价的话,我们期望期刊第一个影响因子能至少突破10。而根据目前已发表论文的阅读量以及引用次数看,我们完全有信心实现这个定位目标。


期刊将从2020年开始逐渐增加发文数量、提高非综述性及国外作者论文的发表比例,同时进一步把控论文质量,推动期刊的国际影响力。另外,19年末的编辑部会议上,编辑部对期刊的下一步发展做了系统而详尽的规划,比如优化审稿流程以加快审稿过程、缩短论文接受后上线时间以让更多读者及时查阅(网站新设Accepted Article栏、提高校样效率)、优化版面、新增Highlights和Profiles文章类型以及出版多个主题专刊等。希望从关注作者、读者及编辑的体验等多方位努力,推动期刊未来的可持续发展,让EEM成为未来最优秀的国产期刊之一。



优秀工作集锦(以下内容由刘金平教授校对)


刘金平教授近年来的研究领域为电化学储能材料与器件;纳米材料制备及应用。长期致力于三维储能电极设计、规模制备及其器件探索,在三维电极表界面设计与制备、薄膜固态储能器件及柔性超级电容器/二次电池等方面取得了一系列研究成果,发展了阵列化电极/电解质一体化固态储能器件方向。取得的研究成果主要分为以下几类:


1. 超级电容器/柔性电容器/混合电容器

随着便携式可穿戴智能电子的发展和应用,小型化和柔性化功能器件受到了广泛的关注,对薄膜型储能器件的能量密度需求越来越高。在众多能源器件中,锂离子电池因为它高的电压和高的能量密度被认为是非常有前景的,然而在过充或高温下LiPF6和有机碳酸盐反应的安全问题依然存在。水系超级电容器因其高功率密度、出色的循环稳定性、环境友好以及低成本等优势得到广泛研究。为开发优异的超级电容器来应对多功能电子领域,实现高能量密度变得更重要,提高电容或者工作电压是有效途径。高容量能通过充分利用在赝电容电极表面发生的氧化还原反应,但超高电容已经通过电极材料的微纳构筑实现而且进一步提升相当困难;尽管有非对称电极的使用,水系超级电容器电压通常低于1.8 V,电解质一般为强酸或强碱。因此,构造高电压中性水系超级电容器是有效的策略[1]。


高电压水系电化学能量储体系最近受到广泛关注,主要有两种策略来实现:一是采用“Water-in-Salt”或者hydrate-melt电解液,另一种是调控产氢、产氧过电位。传统电极材料已展示出能轻微抑制水电解并促使水稳定电化学窗口超过1.23V。由于在超电容中储存的电量和电位呈线性关系,相比水系电池拓宽水系超级电容器的电压是个更大的挑战[1-2]。为开发高电压水系电容器,开发高电位窗口、高产氧过电位正极材料尤为重要。


刘金平教授团队合成了一种新型Ni–Mn–O固溶体正极材料来拓宽水系超级电容器的电压窗口[3]。在一个简单而又独特的相转变电化学活化之后,获得了在较宽电位窗口稳定工作同时抑制OER过程发生的正极,循环稳定性极佳(>5000循环,95.5%容量保留)。与商用活性炭负极和水凝胶电解质组装成2.4 V的高电压水系电容器,获得体积能量密度为4.72 mWh cm^-3。


利用原子层沉积技术将TiO2保护层包覆在Fe3O4纳米棒阵列上,探究不同TiO2壳层厚度对复合电极电化学性能的影响,并确定10 nm的TiO2保护层为最佳厚度。TiO2作为低体积变化的负极嵌锂材料,可有效地减小Fe3O4纳米棒阵列充放电过程中体积变化带来的影响,提高阵列薄膜电极在水系中性电解液中的循环稳定性,TiO2壳层为电极提供了电容,一定程度上缓解了水电解 [4]。复合电极呈高度有序的阵列结构,保障了电子的快速传输和电解液的充分渗透,以此设计了高性能混合电容器。还构建了V2O3@C超薄柔性准固态对称超级电容器[5],具有2V的高电压以及优良性能(15.9 mWh cm^-3, 6800 mW cm^-3)。


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图1. 2.4V的Ni0.25Mn0.75O@C//AC准固态器件。


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图2. V2O3@C// Fe3O4@TiO2准固态混合超级电容器的电化学性能。


首次将铜基金属-有机骨架(Cu-CAT)纳米线作为钠离子混合电容器(SIHC)的负极直接生长。均匀的分子孔隙为Na+向C-O活性位点的扩散提供了天然的通道,为Na+与C-O活性位点的配位提供了充足的调节,极大促进了与电容性正极的动力学平衡,提高了SIHC的能量密度[6]。


以钛酸钠负极为例,首次报道了醚类电解液(NaCF3SO3 in diglyme)与纳米阵列的协同作用,实现了高的ICE(91%)和超快钠离子嵌入(120 C,66%容量保持率)[7]。利用醚类电解质可降低界面副反应,与纳米片的高度有序性、无复杂多相界面的特征结合起来,使整个电极表面形成了薄且稳定的SEI,避免了电解质的进一步分解。纳米阵列直接生长在集流体有助于电子传递和离子扩散,与低阻抗的醚类电解质作用,实现了钛酸钠负极超高的倍率性能,用于匹配电容型正极。钛酸钠负极与商用活性炭组装成的钠离子电容器因此展现了高的首圈库伦效率和优异的循环稳定性能(>10000次)。


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图3. Cu-CAT//AC SIHC的电化学性能。


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图4. Na2Ti2O5@Ti//AC混合钠离子电容器的电化学性能。


通过构建双层核壳二氧化锰正极与二氧化钼纳米薄膜负极的新型线状非对称、准固态赝电容(WQAP),成功解决了WQAP能量密度低和循环寿命不佳的问题[8]。该新型全赝电容WFSCs器件(α-MnO2@δ-MnO2//MoO2@C)具有2 V的输出电压,利用纳米阵列结构缓冲形变应力的优势,器件具有更好的柔性,实现高的体积能量密度(9.53 mWh cm^-3)与功率密度(22720 mW cm^-3),以及大于100000次的超长循环稳定性(容量保持率达97.36%)。使用电沉积技术可精确地控制负极纳米薄膜(MoO2@C)载量,灵活实现与正极(α-MnO2@δ-MnO2)的容量搭配。器件可扩展到1 m或更长,易于串联/并联和集成,展现优异的电化学性能。基于易操作的冷冻干燥电还原策略,合成了具有三维多孔结构的还原氧化石墨烯电极,该3D结构使得PVA-NaClO4水凝胶电解质能完全渗透,产生1.6 V准固态对称超电容,具有良好的灵活性、良好的温度/压力容限以及较高的面积/体积能量和功率密度[9]。利用简单的水热方法制备一体化(Cu, Ni)O介孔纳米线,得到高达1710 F/g的电容,与活性炭组装成水系的非对称超级电容器具有高的能量与功率密度,且具有稳定循环[10]。


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图5. WQAP器件的性能测试。


团队还设计了一种新型柔性非对称超级电容器,该FASC是采用CVD法在碳布上生长的Ni@CNT三维网状薄膜电极作为正负极,碱性水溶液作为特定电解质进行组装的,可以在不区分电极极性的情况下进行充电。在此设计中,其中一个电极上发生活化Ni纳米颗粒与OH-的氧化还原反应,而另一个电极通过CNTs与电解液表面产生的双电层进行储能,使得整个器件具有非对称性特征和1.8 V的高电压。使用PVA-KOH凝胶电解质组装成的准固态柔性器件能够提供1.39 mAh cm^-3的高体积能量密度,440 mW cm^-3的功率密度以及高达10000次的优良的循环性能。基于上述特殊的器件结构和储能机理,在频繁交替充电方向的情况下,此FASC展示出几乎不改变充放电曲线形状,保持良好的循环稳定性,并驱动小型电子设备运行的特征[11]。


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图6. 无极性非对称超级电容器的结构及工作机理。


由锂(钠、钾)离子电池电极和电容电极组成的有机混合电容器的能量密度有了很大的提高,但功率密度通常受到电池型电极的低倍率性能的限制。刘金平教授团队采用高倍率Li+插层的平面内组装的正交Nb2O5纳米棒膜负极,用于柔性锂离子混合电容器(LIC)[12]。无粘结剂/无添加剂膜具有良好的倍率性能和良好的循环稳定性。集流器上互连的单晶Nb2O5纳米棒具有良好的平面组装性能,保证了电子的快速传输,使得锂离子在多孔膜上易于迁移,大大缩短了离子扩散长度。以Nb2O5薄膜为负极、活性炭为正极,设计了一种柔性LIC,提供高重量和高体积能量/功率密度,超过了以往典型的锂插层电极的LICs。在严重的弯曲状态(30°-180°),该LIC器件仍保持良好的电化学性能。类似的柔性LIC自支撑负极设计思路也成功应用于3D交联的TiNb2O7[13],可获得100.6 Wh/kg的柔性LIC电容器。

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图7. Nb2O5纳米棒电极器件的性能测试。


基于在超级电容器方面的研究,综述了BSHs的设计要素、结构原理,对近几年锂/钠离子BSHs、酸性/碱性BSHs、基于氧化还原电解液的BSHs和基于赝电容电极的BSHs进行了系统的总结[1]。叙述了诸如柔性、透明等多功能BSHs的未来设计思路,并对功能型HBSs在未来的应用前景进行了展望。最后,文章进一步讨论了BSHs的发展趋势和瓶颈,提出了目前BSHs体系存在问题的解决思路。指出了BSH器件的发展趋势与挑战,提出了BSHs的可能发展思路,包括:(1)理论预测与实验结合寻找新型电极材料,特别是对于低成本的钠离子BSH以及具有氧化还原电解质的BSH等新型器件,发展新材料体系,进一步提高器件的综合性能;(2)优化设计和调控BSH电极的微/纳结构,提高电池型电极的氧化还原动力学,提高电容型电极的容量;(3)利用“water-in-salt”或者 hydrate-melt电解质来增大水系BSH器件的电化学窗口;(4)对于柔性BSH器件,设计基于三维纳米阵列电极和凝胶/聚合物电解质的BSH器件。也回顾了赝电容材料的定义和关键特性、定义的演变以及由此产生的混淆。然后,为了能够准确的区分电池材料和赝电容材料,作者提出了在优先考虑电化学特征(CV和GCD)的同时应正确使用基于CV曲线的定量动力学分析来阐明电极的电荷存储机制的判据。最后,简要介绍了非对称超级电容器和混合超级电容器的正负极匹配结构及区别。这将有助于正确理解和判断赝电容材料和电池材料,从而避免混淆[2]。


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图8. BSHs的一般储能机理和器件结构。


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图9. 各种类型的BSHs及其电极和电解质材料。



2. 新型水系电池和锂空气(硫)电池


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图10. 柔性镍-锌电池的构造。


刘金平教授课题组还对新型水系电池体系进行了探究[14-18],也对锂离子电池[19],锂-空气电池[20,21]及锂硫电池[22]等领域有所探索。率先研究了水系碱性镍-锌二次电池的性能提高和柔性化。通过引入三维分级碳纤维纳米阵列集流体结构促进电流的均匀分布,减小了有效电流密度,保证了锌的均匀沉积,抑制了锌枝晶生长的科学问题,将电池循环寿命提升,也提高了稳定性;通过引入柔性碳集流体和聚合物凝胶电解质,构筑了1.8 V的高电压柔性镍-锌电池,获得了高的能量密度(355.7 Wh/kg; 10.67 mWh cm^-3)和功率密度(17.90 kW/kg; 0.54 W cm^-3),优于先前报道的大多数水系柔性电化学储能器件[14]。能量密度的提升主要得益于纳米活性材料的高效电化学利用以及体系的高电压;而三维纳米阵列电极结构保证了电解质与活性材料的充分接触,降低界面电阻,倍率性能和功率密度得到提高。


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图11. 准固态Ni0.49Cu0.51O//PVA-KOH//Fe3O4@CG器件的电化学性能测试


氧化铁负极电化学稳定性差、倍率低,严重影响了其在可充电碱性电池中的应用,具有独特的对电极耦合的柔性固态铁负极可充电电池也十分缺乏。刘金平教授课题组提出了一种有趣的“碳胶”对Fe3O4纳米棒膜负极的渗透策略。该设计不仅使纳米棒固定,与集电体保持了良好的附着力,保证了连续的导电途径,使得稳定性显著提高(1000次循环后保持率99%)。通过与新型Ni0.49Cu0.51O纳米线阵列正极配对,进一步组装出独特的1.2 V柔性可充电镍铜/铁碱性电池,该电池以过渡金属离子的氧化还原电化学为基础储存能量,提供高容量能量和能量密度(7.21 mWh cm^−3; 299.30 mW^-3),表现出优秀的稳定性。特别是在使用准固态电解质的情况下,在大幅度弯曲和扭转后仍能保持良好的性能[15]。提出了设计高稳定性铁负极碱性电池的新思路,进一步推动了新兴柔性储能系统的发展。还提出了一种简单电沉积法在氧化铁负极上制备独特的均匀MoO2和碳混合涂层的方法,得到的混合负极在循环稳定性和容量方面有很大的提高,通过与Ni0.49Cu0.51O正极配对,一个新的1.2 V镍铁电池进一步组装,提供高功率密度[16]。


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图12. Ni0.49Cu0.51O//Fe3O4@MoO2-C的性能。


团队还设计报道了一种直接生长的δ-MnO2阵列电极,并利用这种无粘结剂和添加剂干扰的电极结合理论计算揭示了其“层-到-层”(插层)Zn2+与H+共嵌机制。得益于此动力学有利的结构,以δ-MnO2电极组装的准固态柔性锌锰电池展现出超长循环稳定性(10000圈),高能量密度(35.11 mWh cm^-3; 432.05 Wh/kg)和功率密度(676.92 mW cm^-3; 8.33 kW/kg)以及低的自放电速率,即使在高载量情况下仍然能够实现良好性能。此外,器件可以在0-40℃的宽温度范围内工作,并有效地驱动不同类型的小型电子设备。该研究工作表明设计直接插层反应的电极结构对提高多价金属离子电池综合性能具有重要的意义[17]。


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图13. Zn//δ-MnO2 电池器件(ZMB)的电化学性能。


刘金平教授团队系统地研究了Bi2O3电极材料在十七种水系一价、二价和三价金属离子中性电解液中的电化学性能,提出了一种普适性水系转换反应机制[18]。在中性Li+电解质中电极展现出高比容量(0.72 C,357 mAh/g ), 优异的循环性能和倍率性能(217 C,75 000 mA/g)。通过与传统Li+嵌入电极搭配, 新型水系LiMn2O4 / / Bi2O3全电池展现出高循环稳定性、低自放电率和高能量密度(78 Wh/kg),优于传统的水系锂离子电池(<50 Wh/kg)。


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图14.  Bi2O3电极的电荷存储机理分析。


针对锂空电池正极催化剂的设计问题,团队提出了组合催化剂电子结构和纳米阵列电极结构的设计策略,并用于构建锂氧电池低过电位和高面容量的氧气催化电极。以CoN纳米线阵列作为研究实例,通过实验研究和理论计算证实,CoN独特的电子结构实现了放电产物Li2O2和CoN催化剂之间适当的吸附强度和快速的电子转移。研究结果也表明,纳米线阵列结构消除了传统复合电极中粘接剂和添加剂的影响,充分地利用了催化活性位点,实现了高效物质传输,并且提供了容纳不溶放电产物的充足空间。从而,CoN纳米线阵列氧气电极实现了低至1.01V的总极化过电位和3.35 mA cm^-2的高面容量。电子结构和电极构型的组合设计策略为金属空气电池中高性能空气电极的研发提供了一种潜在的新思路[21]。


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图15.  CoN纳米线阵列催化剂的设计原理、机理及性能。


团队还与大连理工大学张凤祥教授课题组合作,提出了预生长固态电解质界面膜(SEI)包覆的碳(多孔碳球、三维碳纳米管阵列等)/硫复合正极,显著提高了锂硫电池硫电极的循环稳定性。利用原位预生长SEI膜作为一种智能的阻隔层将硫与电解液密封于多孔碳球中,这样,作为正极充放电时,多硫化物可以溶解但不能穿梭,有效地抑制了穿梭效应。而且SEI膜非常“智能”地既阻碍多硫化物的溶出,又允许锂离子的传导,使得电极反应能够充分进行,展现优异的稳定性。进一步,将这种方法推广至其它形貌的碳基硫正极,取得了良好的效果;并构筑了三维碳纳米管CNT/S复合阵列电极,深入研究了SEI包覆对电极库伦效率和倍率性能的影响,验证和揭示了SEI膜抑制“穿梭效应”的微观过程及机理[22]。


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图16.  预构筑智能SEI抑制多硫化合物溶解和穿梭的直观证明。


参考文献&近三年代表论文: 

[1] Battery-Supercapacitor Hybrid Devices: Recent Progress and Future Prospects, Adv. Sci., 2017, 4, 1600539.


[2] Definitions of Pseudocapacitive Materials: A Brief Review. Energy & Environ. Mater., 2019, 30-37.


[3] A Novel Phase-Transformation Activation Process towards Ni-Mn-O Nanoprism Arrays for 2.4 V Ultrahigh-Voltage Aqueous Supercapacitors, Adv. Mater., 2017,29, 1703463.


[4] Conformal Multifunctional Titania Shell on Conversion Electrode Enables High Stability Exceeding 30000 Cycles in Aqueous Electrolyte, Adv. Funct. Mater., 2018, 28, 1800497.


[5] Vanadium trioxide@carbon nanosheet array-based ultrathin flexible symmetric hydrogel supercapacitors with 2 V voltage and high volumetric energy density, J. Mater. Chem. A, 2017, 5, 22216-22223.


[6] A directly grown pristine Cu-CAT metal-organic framework as an anode material for high-energy sodium-ion capacitors, Chem. Commun. (Camb), 2019, 55, 11207-11210.


[7] Synergistic Coupling of Ether Electrolyte and 3D Electrode Enables Titanates with Extraordinary Coulombic Efficiency and Rate Performance for Sodium-Ion Capacitors, SmallMethods, 2019, 3, 1800371.


[8] Scalable Wire-Type Asymmetric Pseudocapacitor Achieving High Volumetric Energy/ Power Densities and Ultralong Cycling Stability of 100 000 Times, Adv. Sci., 2019, 6, 1802067.


[9] Electrodepositing a 3D porous rGO electrode for efficient hydrogel electrolyte integration towards 1.6 V flexible symmetric supercapacitors, Chem. Commun. (Camb), 2019, 55, 8282-8285.


[10] Integrated copper–nickel oxide mesoporous nanowire arrays for high energy density aqueous asymmetric supercapacitors, Nanoscale Horiz., 2016, 1, 150-155.


[11] A Non-polarity Flexible Asymmetric Supercapacitor with Nickel Nanoparticle@ carbon Nanotube Three-dimensional Network Electrodes, Energy Storage Materials, 2018, 11, 75-82.


[12] In-Plane Assembled Orthorhombic Nb2O5 Nanorod Film with High-Rate Li+ Intercalation for High-Performance Flexible Li-Ion Capacitor, Adv. Funct. Mater., 2018, 28,1704330.


[13] Post-annealing tailored 3D cross-linked nanorod electrode of TiNb2O7: towards superior lithium storage for flexible lithium ion capacitors, Science China Materials, https://doi.org/10.1007/s40843-019-1225-1.


[14] A Flexible Quasi-Solid-State Nickel-Zinc Battery with High Energy and Power Densities Based on 3D Electrode Design, Adv. Mater., 2016, 28, 8732-8739.


[15] “Carbon-Glue”Enabled Highly Stable and High-Rate Fe3O4 Nanorod Anode for Flexible Quasi-Solid-State Nickel-Copper//Iron Alkaline Battery, Adv. Mater. Inter., 2018, 5(20), 1801043.


[16] Homogenous mixed coating enabled significant stability and capacity enhancement of iron oxide anode for aqueous nickel-iron batteries, Chem. Commun., 2019, 55, 10308-10311.


[17] Non-Interference Revealing of “Layered to Layered” Zinc Storage Mechanism of δ-MnO2 towards Neutral Zn-Mn Batteries with Superior Performance, Adv. Sci., DOI: 10.1002/advs.201902795


[18] Bismuth oxide: a versatile high-capacity electrode material for rechargeable aqueous metal-ion batteries, Energy & Environ. Sci., 2016, 9, 2881-2891.


[19] High-Capacity and Self-Stabilized Manganese Carbonate Microspheres as Anode Material for Lithium-Ion Batteries, ACS Appl Mater Interfaces, 2016, 8, 25369-25378.


[20] Ball-flower-like carbon microspheres via a three-dimensional replication strategy as a high-capacity cathode in lithium–oxygen batteries, Science China Materials, 2018, 62, 633-644.


[21] Combinational Design of Electronic Structure and Nanoarray Architecture Achieves a Low-Overpotential Oxygen Electrode for Aprotic Lithium-Oxygen Batteries, Small Methods, DOI: 10.1002/smtd.201900596.


[22] Facile Formation of a Solid Electrolyte Interface as a Smart Blocking Layer for High-Stability Sulfur Cathode, Adv. Mater., 2017, 29(26), 1700273.



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