近日,材料與化學工程學院劉春森教授團隊與河南工業大學李晶晶博士合作在功能材料領域國際頂級學術期刊《Advanced Materials》(影響因子IF = 32.086)上發表題為 “A Full-Device Autonomous Self-Healing Stretchable Soft Battery from Self-Bonded Eutectogels” 的研究論文(文章鏈接:https://doi.org/10.1002/adma.202208392)。材料與化學工程學院聯合培養博士谷超男和碩士研究生王夢珂為該論文共同第一作者,“河南省特聘教授”劉春森為該論文第一通訊作者,鄭州輕工業大學為該論文第一署名單位。這是我校首次以第一單位在該雜志上發表論文。
全電池自發自愈合、全向本征高拉伸全低共熔凝膠軟電池的設計構筑
傳統能源存儲器件由于受到材料本身固有剛性的限制和制造工藝的可行性要求,通常具有有限的可拉伸性,在反復彎曲、拉伸和電化學循環過程中,容易發生機械損傷從而降低電化學性能。對此,全電池水平的自愈性對于恢復其機械完整性和電化學功能尤為重要。盡管自愈可拉伸材料的研究取得了顯著進展,但使電池每一組分都具有本征的自愈性、優異的可拉伸性和合適的機械強度,同時又保持多組分之間有效的電荷傳輸和優異的界面粘附性,仍是一項極具挑戰性的工作。
本研究工作提出了一種全組分低共熔凝膠的材料設計和器件組裝策略,通過低共熔凝膠電解質、正極、負極和基底的自鍵合相互作用制備了首例全低共熔凝膠軟電池(AESB)。該電池具有優異的全向本征拉伸性(>1000%面積應變)、全電池自發自愈性以及高低溫耐受性(–20 ~ 60 °C)。在不需要任何外界刺激的情況下,AESB可以在全電池水平上有效地恢復其力學和電化學性能,并能夠實時自修復災難性的機械損傷。同時,AESB具有優異的用戶可定制性,可根據需求構筑任意形狀的三維電池,為未來可穿戴技術和嵌入式能源技術的發展提供良好的材料平臺。
劉春森教授長期從事多元分子基功能材料研究,是我校自主培養的首名河南省特聘教授,2018年以來帶領團隊成員在本領域多個國際頂級期刊上實現了突破,為提升我校相關學科在國際上的學術影響力和知名度做出了積極貢獻。截止目前,該團隊以鄭州輕工業大學為第一單位發表材料類頂刊Adv. Mater. 1篇 (IF = 32.086);能源化學類頂刊Energy Environ. Sci. 1篇(IF = 39.714);化學類頂刊Angew. Chem. Int. Ed.2篇(IF = 16.823);綜述類TOP期刊Coord. Chem. Rev. 2 篇(IF = 24.833),并入選ESI高被引論文和0.1%熱點論文。
該工作的發表有力支撐了“化學工程與技術”博士點學科的建設。此項研究成果得到了國家自然科學基金委(22072138;21802033;U1904215)、河南省高??萍紕撔聢F隊(20IRTSTHN003)以及河南省特聘教授計劃的支持和資助。(通訊員:劉春森)