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4篇Nature/Science正刊+9篇NS子刊!“諾獎(jiǎng)風(fēng)向標(biāo)”引文桂冠獎(jiǎng)得主鮑哲南教授2022年成果精選

人物介紹
4篇Nature/Science正刊+9篇NS子刊!“諾獎(jiǎng)風(fēng)向標(biāo)”引文桂冠獎(jiǎng)得主鮑哲南教授2022年成果精選
鮑哲南教授斯坦福大學(xué)化學(xué)工程系教授,首位在斯坦福大學(xué)擔(dān)任院長(zhǎng)的華人女性。1970年出生于中國(guó)江蘇省南京市,1993年和1995年分別獲得美國(guó)芝加哥大學(xué)碩士和博士學(xué)位,現(xiàn)為美國(guó)斯坦福大學(xué)化學(xué)工程系主任。2016年,鮑哲南教授當(dāng)選美國(guó)國(guó)家工程院院士,2017年當(dāng)選美國(guó)國(guó)家發(fā)明家學(xué)會(huì)會(huì)士,2021年當(dāng)選中國(guó)科學(xué)院外籍院士、美國(guó)藝術(shù)與科學(xué)院院士,2022年獲號(hào)稱(chēng)“諾獎(jiǎng)風(fēng)向標(biāo)”的引文桂冠獎(jiǎng),成為諾貝爾獎(jiǎng)的熱門(mén)人選。
鮑哲南教授作為有機(jī)電子材料和器件領(lǐng)域的著名學(xué)者,其研究成果為柔性電子技術(shù)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí),鮑哲南教授和崔屹教授合作,在鋰電池等能源領(lǐng)域也有突出的成就。迄今為止,鮑哲南教授已發(fā)表了700多篇研究論文,授權(quán)130多項(xiàng)美國(guó)專(zhuān)利,其谷歌學(xué)術(shù)H指數(shù)>198。
2022年,鮑哲南教授在電子皮膚等聚合物設(shè)計(jì)和能源儲(chǔ)存等方面共發(fā)表40篇文章,其中包括4篇nature/science正刊,9篇nature/science子刊,5篇JACS等,被引用10000+。
4篇Nature/Science正刊+9篇NS子刊!“諾獎(jiǎng)風(fēng)向標(biāo)”引文桂冠獎(jiǎng)得主鮑哲南教授2022年成果精選
課題組主頁(yè):https://baogroup.stanford.edu/people
接下來(lái)小編從電子皮膚等聚合物設(shè)計(jì)鋰電池等能源領(lǐng)域兩個(gè)方面重新回顧一下過(guò)去一年鮑老師的工作,希望每一位讀者都能有所收獲,以鮑老師為榜樣,在新的一年里自己科研水平一路向前沖!
一、電子皮膚等聚合物設(shè)計(jì)
1. Nature:高亮度全聚合物可拉伸LED最新設(shè)計(jì)
4篇Nature/Science正刊+9篇NS子刊!“諾獎(jiǎng)風(fēng)向標(biāo)”引文桂冠獎(jiǎng)得主鮑哲南教授2022年成果精選
用于皮膚的下一代發(fā)光顯示應(yīng)該同時(shí)具備柔性、可拉伸性和明亮性,此前報(bào)道的可拉伸發(fā)光器件大多基于無(wú)機(jī)納米材料,如發(fā)光電容、量子點(diǎn)或鈣鈦礦,但其局限性在于:1)需要在高工作電壓下工作;2)在應(yīng)變下的拉伸性和亮度、分辨率有限。另一方面,本征可拉伸聚合物材料具有良好的應(yīng)變耐受性,然而實(shí)現(xiàn)高亮度仍然是本征性發(fā)光二極管面臨的一大挑戰(zhàn)。
在此,斯坦福大學(xué)鮑哲南教授等人報(bào)告了一種具有7450 cd/cm2的高亮度,5.3 cd/A的電流效率和100%應(yīng)變拉伸性的全聚合物發(fā)光二極管(APLED)。本文制造可拉伸的全聚合物發(fā)光二極管,顏色為紅色,綠色和藍(lán)色,實(shí)現(xiàn)了皮膚無(wú)線供電和脈沖信號(hào)的實(shí)時(shí)顯示,這項(xiàng)工作也標(biāo)志著高性能可拉伸顯示器的跨越式進(jìn)步。相關(guān)論文以“High-brightness all-polymer stretchable LED with charge-trapping dilution”為題發(fā)表在Nature。
4篇Nature/Science正刊+9篇NS子刊!“諾獎(jiǎng)風(fēng)向標(biāo)”引文桂冠獎(jiǎng)得主鮑哲南教授2022年成果精選
對(duì)于實(shí)際應(yīng)用,基于可拉伸APLED附著在人體皮膚上時(shí)需要長(zhǎng)時(shí)間發(fā)揮作用的需求,本文發(fā)光二極管與一種柔性的無(wú)線能量收集系統(tǒng)搭配,可以在約9 V的低電壓下連續(xù)為可拉伸APLED供電,其能夠根據(jù)人類(lèi)心跳的測(cè)量頻率,通過(guò)反復(fù)眨眼來(lái)指示實(shí)時(shí)脈沖信號(hào)??傊?,通過(guò)合理的材料工程和優(yōu)化的器件制造,作者實(shí)現(xiàn)了可拉伸和高效的APLED。
High-brightness all-polymer stretchable LED with charge-trapping dilution,Nature, 2022, https://doi.org/10.1038/s41586-022-04400-1
2. Nature:一種用于大腦和腸道的組織模擬遞質(zhì)傳感器
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神經(jīng)遞質(zhì)在調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)和外周(包括胃腸道)的神經(jīng)回路動(dòng)力學(xué)方面起著至關(guān)重要的作用,對(duì)其實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)將為了解神經(jīng)功能和診斷疾病提供極其關(guān)鍵的信息。然而,尚未開(kāi)發(fā)合適的適合用于監(jiān)測(cè)體內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)動(dòng)力學(xué)的生物電子工具,特別是在腸道神經(jīng)系統(tǒng)中,這主要受限于能夠檢查柔軟、復(fù)雜和活躍移動(dòng)的器官的生物傳感工具極其稀少。
在此,斯坦福大學(xué)鮑哲南教授和陳曉科等人通過(guò)將金屬絡(luò)合聚酰亞胺的激光圖案制成嵌入在彈性體中的相互連接的石墨烯/納米顆粒網(wǎng)絡(luò)中,從而引入了一種名為NeuroString的模擬組織的電化學(xué)傳感器,實(shí)現(xiàn)了在神經(jīng)化學(xué)生物界面的可拉伸。NeuroString傳感器能夠在小鼠的大腦中進(jìn)行慢性體內(nèi)實(shí)時(shí),多通道和多路復(fù)用單胺傳感,以及測(cè)量腸道中的血清素動(dòng)力學(xué),而不會(huì)受到不必要的刺激和擾動(dòng)的蠕動(dòng)運(yùn)動(dòng)。所描述的彈性和順應(yīng)的生物傳感界面在研究神經(jīng)遞質(zhì)對(duì)腸道微生物、腦-腸道通訊具有廣泛的潛力,并可能最終擴(kuò)展到全身其他軟器官中的生物分子傳感中。
相關(guān)論文以“A tissue-like neurotransmitter sensor for the brain and gut”為題發(fā)表在Nature。
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A tissue-like neurotransmitter sensor for the brain and gut,Nature, 2022, https://doi.org/10.1038/s41586-022-04615-2
3. Nature Biomedical Engineering:具有本體感覺(jué)反饋的低功率可拉伸神經(jīng)形態(tài)神經(jīng)
4篇Nature/Science正刊+9篇NS子刊!“諾獎(jiǎng)風(fēng)向標(biāo)”引文桂冠獎(jiǎng)得主鮑哲南教授2022年成果精選
通過(guò)將神經(jīng)信號(hào)從運(yùn)動(dòng)皮層傳遞到肌肉,神經(jīng)康復(fù)裝置可以增強(qiáng)肢體的運(yùn)動(dòng),但神經(jīng)由于影響脊髓或下運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的損傷而受損。然而,傳統(tǒng)的神經(jīng)假肢裝置是剛性的和耗電的。在此,韓國(guó)首爾國(guó)立大學(xué)Tae-Woo Lee教授和美國(guó)斯坦福大學(xué)鮑哲南教授等人報(bào)告了一種可拉伸的神經(jīng)形態(tài)植入物,它可以恢復(fù)患有神經(jīng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)障礙的小鼠腿部的協(xié)調(diào)和平滑運(yùn)動(dòng),使動(dòng)物能夠踢球,走路或跑步。
神經(jīng)形態(tài)植入物通過(guò)從興奮性突觸后信號(hào)產(chǎn)生電生理信號(hào),并提供本體感覺(jué)反饋來(lái)充當(dāng)人工傳出神經(jīng)。該器件以低功耗運(yùn)行(~典型微處理器系統(tǒng)的1/150)和由水凝膠電極組成,該電極連接到包含有機(jī)半導(dǎo)體納米線(充當(dāng)人工突觸)的可拉伸晶體管,通過(guò)離子凝膠連接到包含碳納米管應(yīng)變傳感器(充當(dāng)人造肌肉主軸)的人工本體感受器。具有本體感覺(jué)反饋的可拉伸電子設(shè)備可能會(huì)激發(fā)用于神經(jīng)康復(fù)的先進(jìn)神經(jīng)形態(tài)設(shè)備的進(jìn)一步發(fā)展。
相關(guān)論文以“A low-power stretchable neuromorphic nerve with proprioceptive feedback”為題發(fā)表在Nature Biomedical Engineering。
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A low-power stretchable neuromorphic nerve with proprioceptive feedback,Nature Biomedical Engineering, 2022, https://doi.org/10.1038/s41551-022-00918-x
4. Nature Nanotechnology:使用非拉伸聚合物半導(dǎo)體和導(dǎo)體的硬界面驅(qū)動(dòng)可拉伸電子產(chǎn)品
4篇Nature/Science正刊+9篇NS子刊!“諾獎(jiǎng)風(fēng)向標(biāo)”引文桂冠獎(jiǎng)得主鮑哲南教授2022年成果精選
半導(dǎo)體聚合物薄膜是可穿戴和生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中柔性電子產(chǎn)品的基本組成部分,然而高遷移率半導(dǎo)體聚合物通常伴隨著易碎,即使在小應(yīng)變下也很容易斷裂(<10%)。最近,報(bào)道了通過(guò)分子設(shè)計(jì)和納米限域,使半導(dǎo)體聚合物薄膜的固有機(jī)械性能得到明顯改善。
在此,美國(guó)斯坦福大學(xué)鮑哲南教授和加州大學(xué)洛杉磯分校金麗華教授等人證實(shí)了工程化半導(dǎo)體薄膜和基板之間的界面特性,可以明顯延遲薄膜中的微裂紋形成。本文提出了一種通用的設(shè)計(jì)策略,在半導(dǎo)體薄膜和襯底之間通過(guò)動(dòng)態(tài)非共價(jià)交聯(lián)形成一個(gè)耗散界面聚合物層,從而使得層之間的界面韌性很高,抑制分層和應(yīng)變離域。因此,裂紋的生成和擴(kuò)展明顯延遲到更高的應(yīng)變。
相關(guān)論文以“Tough-interface-enabled stretchable electronics using non-stretchable polymer semiconductors and conductors”為題發(fā)表在Nature Nanotechnology
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具體而言,高遷移率半導(dǎo)體聚合物薄膜的裂紋起始應(yīng)變從30%提高到110%,沒(méi)有任何明顯的微裂紋。盡管卸載后塑料半導(dǎo)體薄膜和彈性襯底之間存在很大的應(yīng)變不匹配,但堅(jiān)韌的界面層有助于保持粘合和出色的循環(huán)耐久性和堅(jiān)固性。此外,界面層有助于減少不同層之間熱膨脹系數(shù)的不匹配,這種方法可以改善各種半導(dǎo)體聚合物、導(dǎo)電聚合物甚至金屬薄膜的開(kāi)裂應(yīng)變。
Tough-interface-enabled stretchable electronics using non-stretchable polymer semiconductors and conductors, 2022, https://doi.org/10.1038/s41565-022-01246-6
5. Nature Biotechnology:智能繃帶助力傷口護(hù)理和加速愈合
4篇Nature/Science正刊+9篇NS子刊!“諾獎(jiǎng)風(fēng)向標(biāo)”引文桂冠獎(jiǎng)得主鮑哲南教授2022年成果精選
基于多模態(tài)可穿戴設(shè)備的“智能”繃帶,能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)生理監(jiān)測(cè)和積極干預(yù),以促進(jìn)慢性傷口的愈合。然而,當(dāng)前的智能繃帶技術(shù)整合到傳感器和刺激器方面發(fā)展能力有限。同時(shí),雖然電極對(duì)于可靠的信號(hào)傳導(dǎo)至關(guān)重要,但現(xiàn)有粘性敷料的分離會(huì)導(dǎo)致傷口組織在沒(méi)有可切換粘附的情況下發(fā)生二次損傷。
在次,美國(guó)斯坦福大學(xué)鮑哲南教授等人通過(guò)開(kāi)發(fā)一種柔性的生物電子系統(tǒng)來(lái)克服這些問(wèn)題,該系統(tǒng)由無(wú)線供電的閉環(huán)傳感和刺激電路,以及能夠按需粘附和分離的皮膚水凝膠電極組成。相關(guān)論文以“Wireless, closed-loop, smart bandage with integrated sensors and stimulators for advanced wound care and accelerated healing”為題發(fā)表在Nature biotechnology。
4篇Nature/Science正刊+9篇NS子刊!“諾獎(jiǎng)風(fēng)向標(biāo)”引文桂冠獎(jiǎng)得主鮑哲南教授2022年成果精選
在小鼠實(shí)驗(yàn)中,本文提出的傷口護(hù)理系統(tǒng)可以連續(xù)監(jiān)測(cè)皮膚阻抗和溫度,并根據(jù)傷口環(huán)境提供電刺激。在臨床前傷口模型中,與對(duì)照組相比,治療組愈合速度提高了~25%,皮膚重塑提高了~50%。此外,觀察到單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞群中促生殖基因的激活,這可能會(huì)增強(qiáng)組織再生,新生血管形成和皮膚恢復(fù)。
Wireless, closed-loop, smart bandage with integrated sensors and stimulators for advanced wound care and accelerated healing, 2022, https://doi.org/10.1038/s41587-022-01528-3
6. Nature electronics:基于元學(xué)習(xí)的無(wú)襯底納米網(wǎng)實(shí)現(xiàn)手部任務(wù)識(shí)別
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在機(jī)器學(xué)習(xí)的協(xié)助下,電子設(shè)備(包括電子手套和電子皮膚)可以跟蹤人和手的運(yùn)動(dòng)并執(zhí)行其相應(yīng)指令。然而,這種裝置仍然體積巨大,缺乏適應(yīng)身體彎曲的能力。同時(shí),現(xiàn)有的信號(hào)處理模型需要大量的標(biāo)記數(shù)據(jù)來(lái)識(shí)別每個(gè)用戶(hù)的不同任務(wù)。
在此,斯坦福大學(xué)鮑哲南教授,韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院(KAIST)Sungho Jo教授和韓國(guó)首爾國(guó)立大學(xué)Seung Hwan Ko教授等人報(bào)道了一種納米網(wǎng)格人工機(jī)械感受器,其與無(wú)監(jiān)督元學(xué)習(xí)方案集成在一起,可用于數(shù)據(jù)高效、獨(dú)立于用戶(hù)的不同手部任務(wù)的識(shí)別。同時(shí),納米網(wǎng)使用生物相容性材料,無(wú)需外部材料即可直接打印到皮膚上,從而提高用戶(hù)舒適度并增加其靈敏度。同時(shí),單個(gè)納米網(wǎng)格可以同時(shí)測(cè)量來(lái)自多個(gè)關(guān)節(jié)的手指運(yùn)動(dòng),提供一種簡(jiǎn)單的和低計(jì)算成本的策略。此外,還開(kāi)發(fā)了一種隨時(shí)間變化的對(duì)比學(xué)習(xí)算法,可以區(qū)分不同的未標(biāo)記的運(yùn)動(dòng)信號(hào)。然后,這些元學(xué)習(xí)的信息用于快速適應(yīng)各種用戶(hù)和任務(wù),其中包括命令識(shí)別、鍵盤(pán)打字和對(duì)象識(shí)別。
相關(guān)論文以“A substrate-less nanomesh receptor with meta-learning for rapid hand task recognition”為題發(fā)表在Nature electronics。
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通過(guò)這種方式,可以使用單個(gè)傳感器,解碼復(fù)雜的本體感受信號(hào),而無(wú)需多傳感陣列。多關(guān)節(jié)本體感受信息可以從低維數(shù)據(jù)重建,減少學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算處理時(shí)間。當(dāng)執(zhí)行不同的任務(wù)時(shí),來(lái)自各種關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的信號(hào)模式使用放置在手腕上的附加無(wú)線模塊進(jìn)行傳輸。
A substrate-less nanomesh receptor with meta-learning for rapid hand task recognition, 2022, https://doi.org/10.1038/s41928-022-00888-7
7. Science:拓?fù)涑肿泳W(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)高導(dǎo)電性、可拉伸的有機(jī)電子皮膚
4篇Nature/Science正刊+9篇NS子刊!“諾獎(jiǎng)風(fēng)向標(biāo)”引文桂冠獎(jiǎng)得主鮑哲南教授2022年成果精選
基于柔性和導(dǎo)電有機(jī)材料的本征可拉伸生物電子設(shè)備,被認(rèn)為是與人體和生物相容的理想界面,但如何將機(jī)械強(qiáng)度好的材料與良好的導(dǎo)電材料相結(jié)合,尤其是在小特征尺寸下時(shí),這一直是發(fā)展過(guò)程中遇到的挑戰(zhàn)。
在此,斯坦福大學(xué)鮑哲南教授等人開(kāi)發(fā)了一種基于拓?fù)涑肿泳W(wǎng)絡(luò)的分子工程策略,允許將來(lái)自多個(gè)分子構(gòu)建塊的競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)解耦,以滿足其復(fù)雜結(jié)構(gòu)的需求。同時(shí),在生理環(huán)境中同時(shí)獲得了高電導(dǎo)率和開(kāi)裂應(yīng)變,具有低至細(xì)胞規(guī)模的直接光模式化。進(jìn)一步收集柔性和可塑性章魚(yú)的穩(wěn)定肌電圖信號(hào),并進(jìn)行了精確到單核的局部神經(jīng)調(diào)節(jié),以通過(guò)脆弱的腦干控制器官特異性活動(dòng)。相關(guān)論文以“Topological supramolecular network enabled high-conductivity, stretchable organic bioelectronics”為題發(fā)表在Science。
4篇Nature/Science正刊+9篇NS子刊!“諾獎(jiǎng)風(fēng)向標(biāo)”引文桂冠獎(jiǎng)得主鮑哲南教授2022年成果精選
作者系統(tǒng)地將聚輪烷引入到由導(dǎo)電聚合物制成的軟導(dǎo)電膜中,聚輪烷由一個(gè)聚乙二醇(PEG)主鏈和環(huán)糊精組成,由聚乙二醇-甲基丙烯酸酯側(cè)鏈連接。重點(diǎn)在于:環(huán)糊精可以沿著鏈來(lái)回滑動(dòng),從而阻止聚乙二醇的結(jié)晶,并提供更好的拉伸性?;旌暇酆衔锟梢员还鈽?biāo)記到兩微米的特征尺寸,并表現(xiàn)出增強(qiáng)的電導(dǎo)率,使其適合于表面安裝和植入的生物電子器件。
Topological supramolecular network enabled high-conductivity, stretchable organic bioelectronics, 2022, https://www.science.org/doi/10.1126/science.abj7564
8. Science Advances:一種用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)腫瘤消退的柔性電子應(yīng)變傳感器
4篇Nature/Science正刊+9篇NS子刊!“諾獎(jiǎng)風(fēng)向標(biāo)”引文桂冠獎(jiǎng)得主鮑哲南教授2022年成果精選
評(píng)估癌癥療效在小鼠模型中的療效是治療開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵步驟。然而,低分辨率測(cè)量工具和小樣本量使得確定藥物在體內(nèi)的療效成為一項(xiàng)困難且耗時(shí)的任務(wù)。
在此,斯坦福大學(xué)鮑哲南教授等人提出了一種商業(yè)可擴(kuò)展的可穿戴電子應(yīng)變傳感器,通過(guò)在分鐘時(shí)間尺度上連續(xù)監(jiān)測(cè)皮下植入腫瘤的微米級(jí)進(jìn)展或消退,自動(dòng)進(jìn)行癌癥治療的體內(nèi)測(cè)試。結(jié)果表明,在兩個(gè)體內(nèi)癌癥小鼠模型中,本文的傳感器在治療開(kāi)始后5小時(shí)內(nèi)識(shí)別出藥物治療和載體治療的腫瘤之間的腫瘤體積動(dòng)力學(xué)差異。通過(guò)組織學(xué)驗(yàn)證,在一周的治療期間進(jìn)行的生物發(fā)光測(cè)量證明了與長(zhǎng)期治療反應(yīng)的相關(guān)性,本文的實(shí)時(shí)腫瘤回歸數(shù)據(jù)集可以幫助加快和自動(dòng)化體內(nèi)癌癥治療篩查過(guò)程。
相關(guān)論文以“A flexible electronic strain sensor forthe real-time monitoring of tumor regression”為題發(fā)表在Science Advances。
4篇Nature/Science正刊+9篇NS子刊!“諾獎(jiǎng)風(fēng)向標(biāo)”引文桂冠獎(jiǎng)得主鮑哲南教授2022年成果精選
A flexible electronic strain sensor forthe real-time monitoring of tumor regression, 2022, https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn6550
二、鋰電池等能源領(lǐng)域
1. Nature Energy:氟化調(diào)控實(shí)現(xiàn)高性能鋰金屬電池
4篇Nature/Science正刊+9篇NS子刊!“諾獎(jiǎng)風(fēng)向標(biāo)”引文桂冠獎(jiǎng)得主鮑哲南教授2022年成果精選
電解液工程對(duì)于改善鋰金屬電池和無(wú)負(fù)極電池循環(huán)穩(wěn)定性至關(guān)重要,使用弱溶劑能夠提高鋰金屬的穩(wěn)定性。然而溶劑化不足會(huì)導(dǎo)致離子團(tuán)聚、離子運(yùn)動(dòng)不佳和鹽溶解度低,從而導(dǎo)致離子電導(dǎo)率低。因此,具有微調(diào)溶劑化能力的溶劑是同時(shí)實(shí)現(xiàn)鋰金屬電解液的循環(huán)性、氧化穩(wěn)定性和離子電導(dǎo)率所必需的。
在此,斯坦福大學(xué)鮑哲南教授、崔屹教授和秦健助理教授等人系統(tǒng)地研究了一種能夠大規(guī)模合成的氟化-1,2-二乙氧基乙烷(氟化-DEE)分子,用作電解液溶劑。其中,1,2-二乙氧基乙烷(DEE)通過(guò)迭代調(diào)整與不同數(shù)量的氟(F)原子官能化,以達(dá)到氧化穩(wěn)定性和離子傳導(dǎo)之間的平衡。通過(guò)鋰溶劑結(jié)合能和幾何形狀,溶劑化環(huán)境、核磁共振、分子動(dòng)力學(xué)模擬和擴(kuò)散有序波譜(DOSY),全面表征了與1.2 M LiFSI配合使用,氟化DEE基單鹽單溶劑電解液,并且發(fā)現(xiàn)電池(離子電導(dǎo)率和電池過(guò)電位)彼此緊密相關(guān)。
研究表明,部分氟化中-CHF2基團(tuán)比完全氟化-CF3的離子電導(dǎo)率更高,性能最佳的F4DEE和 F5DEE溶劑都含有-CHF2。除了高離子電導(dǎo)率和低而穩(wěn)定的過(guò)電位外,它們還實(shí)現(xiàn)了大約99.9%的庫(kù)倫效率,鋁(Al)腐蝕也由于來(lái)自適量的氟化產(chǎn)生的氧化穩(wěn)定性而受到抑制。這些特性可使薄Li(50μm)||高載量-NMC811中實(shí)現(xiàn)大約270次循環(huán),在無(wú)負(fù)極Cu||LFP軟包電池中循環(huán)超過(guò)140次,兩者都是最先進(jìn)的性能之一。
相關(guān)論文以“Rational solvent molecule tuning for highperformance lithium metal battery electrolytes”為題發(fā)表在Nature Energy。
4篇Nature/Science正刊+9篇NS子刊!“諾獎(jiǎng)風(fēng)向標(biāo)”引文桂冠獎(jiǎng)得主鮑哲南教授2022年成果精選
Rational solvent molecule tuning for highperformance lithium metal battery electrolytes,Nature Energy, 2022, https://doi.org/10.1038/s41560-021-00962-y
2. Science:捕獲鋰金屬電池中SEI的溶脹
4篇Nature/Science正刊+9篇NS子刊!“諾獎(jiǎng)風(fēng)向標(biāo)”引文桂冠獎(jiǎng)得主鮑哲南教授2022年成果精選
液-固界面作為科學(xué)領(lǐng)域研究的基礎(chǔ),由于現(xiàn)有工具在納米尺度上同時(shí)獲取液相和固相的不足,描述這種微妙的界面在本質(zhì)上是困難的,從而導(dǎo)致了我們對(duì)電池系統(tǒng)中關(guān)鍵界面的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)的理解上存在巨大差距。
在此,斯坦福大學(xué)崔屹教授,Wah Chiu教授和鮑哲南教授等人采用液氮冷凍策略(薄膜玻璃化)來(lái)制備含有鋰金屬的電解液薄膜,實(shí)現(xiàn)了在更加真實(shí)的條件下觀察SEI的穩(wěn)定性。研究表明,固體電解質(zhì)間相(SEI)在金屬鋰負(fù)極上存在大量膨脹,其溶脹行為與電解液的化學(xué)性質(zhì)密切相關(guān),對(duì)電池的性能起關(guān)鍵性作用。SEI膨脹程度越高,往往表現(xiàn)出較差的電化學(xué)循環(huán)。
相關(guān)論文以“Capturing the swelling of solid-electrolyte interphase in lithium metal batteries”為題發(fā)表在Science。
4篇Nature/Science正刊+9篇NS子刊!“諾獎(jiǎng)風(fēng)向標(biāo)”引文桂冠獎(jiǎng)得主鮑哲南教授2022年成果精選
Capturing the swelling of solid-electrolyte interphase in lithium metal batteries,Science, 2022, https://www.science.org/doi/10.1126/science.abi8703

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