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14号展品-碳纳米管薄膜/熔融锂金属直接杂化的无锂枝晶负极

一、参赛作品概述

展品名称:碳纳米管薄膜/熔融锂金属直接杂化的无锂枝晶负极

材料类别:无机/金属复合材料

创作者名称:王志勇

所属学校:上海交通大学

参赛论文:A dendrite-free lithium/carbon nanotube hybrid for lithium-metal batteries

二、展品简介

1、展品简介/创新点:提出一种在无机碳材料(碳纳米管薄膜)上直接浸润包覆熔融态锂金属的策略,打破国际对液态锂金属无法直接浸润碳纳米材料的认知。

2、性质:液态锂与碳纳米管薄膜直接复合,极大发挥了碳基材料分散电流密度的作用。制备的锂/碳纳米管薄膜负极在对称电池40 mA cm-2的超高电流密度条件下,实现2000圈稳定循环。

3、展品应用领域:锂金属电池无锂枝晶负极。

4、展品参数:

 

中文名

碳纳米管薄膜/熔融锂金属直接杂化材料

英文名

A lithium/carbon nanotube film hybrid

简称

-碳纳米管复合材料

展品性状

柔性复合薄膜

电阻

0.7 Ω

可承载电流密度

40 mA cm-2

三、科研笔记

两年坚守,只为与更好的你相遇

两年前一个懵懂的青年被老师问的哑口无言,两年后一个羽翼丰满的硕士与其导师侃侃而谈,激烈辩论。回顾自己研究生阶段坚守两年深挖课题冲击材料领域权威期刊AM的科研及心理历程,希望能带给科研路上同行的人一点鼓励。
  梅贻琦曾说“所谓大学者,非谓有大楼之谓也,有大师之谓也。”本人之所以能做出高质量的研究工作首先要特别感谢我的导师吴子平老师在科研上认真负责的指导。记得研一刚进课题组时,吴老师没有芥蒂我当时和中科院联合培养的身份,提供经费让我们独立设计制造一套碳纳米管薄膜收集的自动化装备。通过和贸易广场、淘宝等各个材料设备厂商进行“周旋”,将制备收集装置所需要的基本材料准备齐全。在组装收集装置时,由于同门们都忙于自己的实验,吴老师亲自蹲下来和我一起拧螺丝,那种热爱科研的样子大大激发了我对科研的兴趣,在我心中种下了科研的种子。最后,我们制备的碳纳米管薄膜自动化收集装置可以实现高比表面能的大面积碳纳米管宏观膜制备,为后期熔融锂金属和碳纳米管薄膜实现直接杂化复合打下了坚实的基础

1 本人组装碳纳米管薄膜制备自动化装备剪影

此外,本人前期也摸索了很多关于提升碳纳米管薄膜导电性的工作,尝试过十万伏特高电压、4000度电弧以及3000高温等极端处理条件。由于当时实验室设备都在筹备,本人最初的实验大多是借助别人实验室的仪器进行探索,认识了很多不同领域的老师或同学,从他们那里学到了很多专业知识,这拓宽了我本科生物专业转到材料后的认知局限性。在做研究探索的过程中,课题组的师兄看到锂金属电池负极改性工作正值热点,建议我结合实验室自制的碳纳管薄膜材料尝试改性。我听取了师兄的建议,去做了文献调研以及实验探索,使用传统的由崔屹教授领衔提出的融熔锂金属路线实验,经过多次尝试发现和崔屹教授得出的结论一致:碳材料和液态锂金属浸润性确实差!于是,在组会上我和老师们进行了讨论,制定出一个全新的通过改变碳材料和液态金属接触方式调控热力学和动力学状态来尝试实现液态锂金属向碳纳米管薄膜直接灌注。还记得正值实验的关键阶段时,吴子平老师特地赶来来看我的实验结果并对我进行了鼓励与肯定。在老师的鼓励下,我对这种全新的制备方法充满了斗志,记得为了观察实验现象,曾在手套箱前等待六个小时,虽然现在来看当时的制备方案存在一定的问题,但最终所幸没有辜负自己的努力与老师的关心,成功制备了第一个碳纳米管膜与锂金属直接杂化的复合材料


2 带师弟一起去借其他实验室手套箱探索融锂实验条件

在实验收尾写小论文之际,吴老师对论文图片的修改达到了近乎“疯狂”的状态,当时不成熟的自己和吴老师出现了诸多意见不合,但吴老师从来没有芥蒂,在这种磨合下最后也得到了老师和我都满意的作品,这个过程中也真正深入学习领悟到了吴老师或者科研圈对论文的美学定义。现在我帮别人看过他们写的论文,才感受到自己已深受吴老师思想认识的感染,也认识到只有经历过自己的“大修”之后,才能给别人提出更容易接受的建议

当收到AM编辑转达的三位国际资深评审的建议时,既开心又忧虑,因为编辑限期8天回复三位评审人20多个问题,我自觉时间太短力不从心。所幸在师兄师弟师妹的共同帮助下,每天在充满电解液气味的实验室从上午8点待到晚上12(当时也掉了不少头发),终于把数据补齐了。然后和吴老师一起讨论商量了一天如何回复评审人的问题,最后将修改好的手稿如期投递给编辑部。经历了紧张而又焦虑的半个月等待后,我们收到了AM编辑告知文章被接收的邮件,那一刻感觉研究生的两年蛰伏坚守的一切终于得到了回报

经历过数次失败和迷茫,最终克服一切困难孜孜以求地追求科研理想后,才明白电影《肖申克的救赎》中,主人公安迪经历十九年的隐忍后爬过长长的管道后沐浴在大雨中,呼吸自由的空气的感觉;才明白陪伴我成长的古往今来群星闪耀的科学家们为科研奋斗终身动力来自于为人类社会发展贡献自己智慧,实现个人价值的真正的幸福感。这段令人难忘的科研历程更加坚定地启发了我要走进象牙塔,像吴老师一样怀揣苍山峻岭向远处的星辰大海孜孜以求地前进!

 

 

 

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