太强了！这位手握30多篇AM的美女科学家，两天内连发AM、AEM！

学者简介

余彦，中国科学技术大学教授，国家杰青、英国皇家化学会会士、兼任Journal of Power Sources副主编。目前在Science, Nature Energy, Advanced Materials等国际著名期刊上发表论文280余篇，其中包括以通讯作者发表Advanced Materials 30余篇。SCI他引22000余次，H指数84（WOS数据库数据，见下图）。入选科睿唯安以及爱思唯尔材料类高被引学者榜单。

近年个人获奖如下：第十七届中国青年女科学家奖（2021）、第十六届中国青年科技奖（2020）、安徽省自然科学一等奖（第一完成人，2020）、 Elsiver出版社“Materials Today Rising Star”奖（2019）、Wiley出版社“Outstanding Young Researcher”（2018）、中国硅酸盐学会青年科技奖（2017）、Wiley出版社“Small Young Innovators”奖（2017）、中国化工学会侯德榜科技青年奖（2017）等。

研究领域：功能材料的电化学制备、化学储能及相关电化学基础研究。主要研究方向为一维纳米材料的可控制备及应用、高性能锂离子电池、钠离子电池、锂硫电池等关键电极材料的设计、合成及储能机制。课题组官网：http://staff.ustc.edu.cn/~yanyumse/index.html

在二次电池领域深耕了近二十年，余彦教授在储能电池材料方面取得了一系列成果，近日又取得新突破！9月23日、24日两天内连续发表Advanced Energy Materials（IF=29.368）、Advanced Materials（IF=30.849）各一篇，下面为大家展开介绍下这两篇重要成果。

AEM: 从0D到3D：具有优异K存储动力学和循环稳定性的铋负极维度控制

用于钾离子电池 (KIB) 的铋基负极因其高体积比容量 (3800 mA h mL^-1)而备受关注。然而，铋基材料在循环过程中面临巨大的体积变化，导致电池循环性能差和循环寿命短等问题。

为了解决上述问题，余彦教授等人制备了一系列不同维度的铋材料，包括铋纳米颗粒（0D-Bi）、铋纳米支链（1D-Bi）、分级铋纳米片（2D-Bi）和3D连续多孔Bi（3D-Bi），阐明了0D、1D、2D和3D Bi负极在钾化/脱钾过程中的形态演变规律。其中，2D-Bi转变为连续多孔Bi纳米带，保留了原来的纳米片形状，缩短了离子扩散路径，缓冲了体积膨胀，表现出最佳的电化学性能。此外，深度XPS揭示了二甲氧基乙烷（DME）衍生的固体电解质界面（SEI）膜的化学成分和结构。

图1. 具有不同维度的Bi负极的制备及形貌

图2. 2D-Bi负极的operando XRD分析

得益于独特的衍生结构和坚固的SEI膜，2D-Bi实现了卓越的长期循环稳定性（在10 A g^-1下循环750次后容量为344 mA h g^-1）和优异的倍率性能（在30 A g^-1下容量保持率为88.3%，vs 1 A g^-1）。当与普鲁士蓝正极配对时，钾离子全电池（2D-Bi// PB）表现出高能量密度（174 Wh kg^-1@ 475 W kg^-1）和稳定的循环性能。Operando XRD表明，最终合金产物在第一次循环时为六方K₃Bi，在第二次钾化过程后变为立方K₃Bi，并进一步揭示了详细的K存储机制。这项研究有助于促进铋基材料在KIB中的理论理解和实际应用。

图3. 2D-Bi//PB全电池的电化学性能

From 0D to 3D: Dimensional Control of Bismuth for Potassium Storage with Superb Kinetics and Cycling Stability, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202102263

https://doi.org/10.1002/aenm.202102263

AM: 结构工程控制MoS₃负极体积膨胀，实现高性能的非锂基可充电电池

非锂离子存储设备是用于低成本和大规模应用的锂离子存储设备的有前途的替代品。目前，大容量电极大多是晶体材料。然而，这些具有固有各向异性的晶体材料在电化学循环过程中通常会受到晶格应变和结构破坏的影响。

为此，余彦教授等人首次开发了一种新方法，通过合理控制还原氧化石墨烯 (rGO) 表面上MoS₃的内在各向同性生长来构建2D非晶MoS₃-on-rGO异质结构。首先，前驱体（MoS₄^2-）在不同温度下分解为晶体和非晶种子，然后在GO表面成核。其次，MoS₂晶体核经历各向异性生长，而非晶MoS₃核则为各向同性生长，导致不同的纳米结构。MoS₂晶体沿(010)和(100)面生长在rGO表面形成纳米片结构，非晶MoS₃倾向于形成2D覆在rGO上的异质结构。

图1. MoS₂-on-rGO和MoS₃-on-rGO的生长行为示意图

与MoS₂-on-rGO晶体相比，由于独特的二维非晶异质结构，MoS₃-on-rGO在储能过程中表现出可忽略不计的体积膨胀和低钠化应变、优异的结构稳定性和优异的电化学动力学。此外，非晶MoS₃与石墨烯的二维异质界面通过提高电子/离子电导率进一步增强了电化学动力学。

图2. 用于钠离子存储的非晶MoS₃-on-rGO的电化学性能

因此，2D非晶MoS₃-on-rGO显示出出色的Na⁺/K⁺/Zn²⁺存储性能，且在钠离子电池（SIBs）、固态钠电池（SSBs）、钾离子电池（KIBs）、锌离子电池（ZIBs）、混合超级电容器等非锂离子电池的储能系统中显示出优异的兼容性。例如，SIBs在10 A g^-1的高速率下具有高达40000次循环的显著循环稳定性。因此，非晶MoS₃固有的各向同性、无序纳米结构和其他独特的特性有望用于储能系统，这种二维非晶异质结构设计策略也可以扩展到用于各种储能系统的其他材料。

图3. 非晶MoS3-on-rGO在不同储能设备中的兼容性

Harnessing the Volume Expansion of MoS3 Anode by Structure Engineering to Achieve High Performance Beyond Lithium-Based Rechargeable Batteries, Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202106232

https://doi.org/10.1002/adma.202106232

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