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貝意克學術論文獎薦讀 | 復旦大學 曹永杰:獨立思考,發現問題,解決問題!
為了感謝廣大科研人員們一直以來對貝意克的支持、鼓勵并宣傳相關領域高質量的學術研究,安徽貝意克自成立至今,設立了“貝意克學術論文獎學金計劃”,是以發掘和支持在海內外高校及科研院所中科研人員在學術領域的研究,活動期間,我們收到了來自全國各地杰出期刊論文的申請,越來越多從事新型材料的科研人士選擇貝意克的產品,推動科研創新,并取得重大學術突破。
論文題目:A presodiation strategy to extend the cycle life of iron phosphate sodium-ion full cell
論文鏈接:A presodiation strategy to extend the cycle life of iron phosphate sodium-ion full cell
論文作者:曹永杰 (復旦大學)
(復旦大學 圖片來自網絡)
01 文章亮點
鈉(Na)元素的豐富性、分布廣泛、成本低,使二次鈉電池(SIBs)成為大規模儲能的有前途的候選者。與其他電池化學類似,SIB由兩個電極組成:陽極和陰極。在初始充電過程中,由于固體電解質界面(SEI)的形成和陽極的不可逆容量,插層型陰極中Na的損失是不可避免的。近年來,隨著先進的電解質配方和材料科學的發展,碳質陽極的循環壽命和庫侖效率(CE)的電化學性能有了顯著的提高。
具體而言,大多數碳基陽極在醚基電解質中表現出更高的初始CE和更好的倍率性能。然而,無論在材料和電解質層面取得多大進展,初始容量損失和SEI的形成仍然限制了長循環壽命、高容量的高性能SIB的進一步發展。
02 產品引用
實驗中所采用的設備是貝意克BTF-1200C-Ⅲ設備。合成的是一種鈉離子電池聚陰離子型正極材料(Na4Fe3(PO4)2P2O7,NFPP)。由于本論文中需要用到公斤級合成的NFPP正極材料,具體做法為先將球形前驅體放置于爐中,抽真空,然后通氮氣保護氣,后開啟加熱,升溫速率為3℃每分鐘直至550℃,保溫10小時。最后得到的NFPP正極材料性能較優越,用于有鈉離子電池體系具有壽命長,倍率性好等優勢。
03 BTF-1200C 真空管式爐
大口徑真空氣氛管式爐,管徑大,恒溫區長,溫度精確,適用于多樣品燒結或中試實驗;在大石英管內可選加裝內管,可做大面積單層石墨烯生長。此設備是為高等院校,科研院所及工礦企業對金屬、非金屬及其它化合物材料在真空或者氣氛狀態下進行燒結、融化、分析而研制的專用設備。它采用PLC控制,觸摸屏操作,您只需通過輕輕點擊觸摸屏即可完成所有的參數設定,也可滿足各類CVD工藝的需求。
1、管徑大,恒溫區長,溫度精確,適用于多樣品燒結或中試實驗。
2、在大石英管內可選加裝內管,可做大面積單層石墨烯生長。
3、采用先進的PID自學習模糊控制,控溫精度高,保持在±1℃。
4、燒結系統采用電阻絲加熱的方式,溫區更加均勻,智能化30段可編程控制,具有超溫和斷偶報警功能。
技術參數
額定功率 |
12KW |
額定電壓 |
AC 208-240V 50/60Hz |
最高溫度 |
1100℃(1hr) |
連續工作溫度 |
≤1100℃ |
推薦升溫速度 |
≤10℃/min |
加熱區長度 |
300+300+300mm |
恒溫區長度 |
150+200+150mm |
加熱元件 |
電阻絲(摻鉬鐵鉻鋁合金) |
控溫精度 |
±1℃ |
尺寸 |
爐管尺寸 Φ150/210/280*1400mm (可選),外形尺寸 1300*650*1000mm,兩個氧化鋁管堵阻擋管中心產生的熱輻射(氧化鋁管堵必須在加熱前塞進爐膛)石英管堵可選 |
溫控系統 |
超溫和斷偶報警功能 |
質保 |
一年質保期,終生維護 1、耗材部分如熱電偶、硅膠圈、剛玉管、樣品坩堝等不包含在內; 2、因使用腐蝕性氣體和酸性氣體造成的損害不在保修范圍內; 3、因人為使用不當造成的損害,不在保修范圍內。 |
04 專欄采訪
曹永杰獲獎寄語:科研的最終目的是培養和意義在于培養一批獨立思考,勇于創新并能解決社會重要需求的研究人員,獨立思考,發現問題,解決問題!
本期貝意克學術論文獎學金計劃,我們邀請到了該論文作者:曹永杰與我們分享了對自身研究方向的深刻認識以及在研究過程中思考與求證的關系及重要性。
1、能否請您簡要介紹您的科研方向?為什么選擇該研究領域?
首先感謝貝意克公司的支持和采訪邀請,我是復旦大學化學系在站博士后曹永杰,我的研究方向是鐵基磷酸鹽鈉離子電池正極材料的制備與改性研究,屬于新能源領域。之所以選擇這個研究方向是因為鈉離子電池在理論上具有成本低、低溫性能好和原材料不受限制等優點,其在未來大規模儲能、低速電瓶車和備用電源領域具有廣闊的應用前景。
我們研究的鐵基磷酸鹽鈉離子電池正極體系是目前與磷酸鐵鋰鋰離子電池最為相似,其具有安全性高、空氣穩定性好、成本低和循環壽命長等優點,同時鐵基磷酸鹽鈉離子電池正極材料的制備與改性研究研究,是服務國家雙碳戰略下新能源領域重要的研究方向之一,也是實現鈉離子電池低成本、長壽命應用的極具應用背景和研究價值的科學問題,對發展高性能鈉離子電池關鍵材料有借鑒意義。
2、在課題研究過程中您是否遇到過困難?是如何克服的?
在課題研究中,由于正極材料的性能受到燒結溫度影響較大,同時實驗室常見的管式爐一次燒結材料量較少,為了解決上述問題我們選擇了貝意克BTF-1200C-Ⅲ型多溫區大口徑管式爐,精確的控制了燒結溫度并且在實驗室成功實現公斤級材料的生產。
收獲到來自貝意克認可的同時,也被其性能優越的產品以及人性化的定期售后服務所打動,同時也堅定了自己科研信心。
我認為是探索科學問題的同時并發現問題結果問題的過程是最重要的。因為科研是具有不確定性的,只有不斷探索,發現問題,解決問題才是最重要的。
本篇論文首先是大規模制備了聚陰離子型NFPP正極材料,通過引入補鈉劑成功提升了該電池體系的能量密度,該方法簡單可靠,可以大大加快鐵基磷酸鹽鈉離子電池體系往低成本、長壽命和高比能量方向發展。
我的導師夏永姚教授從我入學以來,將我從一名科研小白,逐漸培養成,一名可以發現問題解決問題的合格科研人員,同時夏老師在科研上的嚴謹態度以及深厚的電化學基礎給我留下最深刻的印象,并且持續影響我今后的科研。
安徽貝意克設備技術有限公司
展望未來,貝意克繼續緊跟市場腳步,實行教研系、產研系雙模式的發展戰略,目前我們擁有碳材料制備系列、鋰電行業材料制備系列、OLED材料提純及蒸鍍系列、半導體專用設備系列四大類,十余子類,產品暢銷國內材料廠商、科研院校等單位,遠銷韓國、美國、俄羅斯、巴基斯坦等國家和地區。
目前公司有合肥和巢湖兩個生產基地。與國內大多數高校、科研院所新材料研發課題組開展戰略合作,市場占有率名列前茅。公司業務主要圍繞:真空技術、加熱技術、等離子技術開展。
公司榮獲“高新技術企”、“科技小巨人培育企業”、“石墨烯生長專用設備工程技術研究中心”、“光電顯示材料行業影響力新銳獎”等榮譽稱號,貝意克已通過了:ISO9001認證、ISO14001認證、OHSAS18001認證、CE安全合格認證,已申請專利三十多項。