华中科技大学材料学院材料科学与技术系李会巧

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李会巧，女，1980年生，河南巩义人，华中科技大学材料科学与工程学院教授、博士生导师。华中学者，教育部新世纪优秀人才。2003年至今一直从事电化学储能领域的研究，对锂离子电池、超级电容器及其相关储能材料开展了深入系统的研究。通过电池结构的创新设计将水系/非水系电解液组合于一个电池回路当中，实现了不同二次电池之间的优劣互补和整合应用，获得了同时具有高工作电压和大电极容量的一类新概念可充电池体系；通过交叉应用锂离子电池技术和超电容技术，开发出正极基于锂离子电池反应、负极基于超电容反应的新型电化学混合超电容器，获得了高的工作电压，使电容器的能量密度得到成倍提升；通过层间距、晶型、结构的有效调控，设计发展了一系列价态可调的具有独特结构的钒系电极材料，有效提高了其电化学储能性能。已申请日本专利2项，中国专利4项(其中2项已获授权)，发表SCI论文30余篇，以第一作者或通讯作者在化学和材料领域著名期刊(影响因子>5)上发表论文20多篇，如J. Am. Chem. Soc.，Adv. Mater.，Adv. Fucnt. Mater.，Adv. Energy. Mater., Chem. Commun.，J. Mater. Chem.，Carbon，J. Power Sources, J. Electrochem. Soc.等，其中有3篇论文被选为封面文章，包括Adv. Funct. Mater. 1 篇和 Chem. Commun. 2篇，应邀在Chem. Commun.，ChemSusChem和Nanoscale等知名期刊上撰写综述或者专题文章，应邀为John Wiley&Sons出版社的英文学术专著撰写锂离子电池相关章节1章。迄今, 发表的论文被SCI引用超过1000次，其中他引900余次，H因子为15.


李会巧   LiHuiqiao
职称职务： 教授、博士生
导师电话：027-87559967
电邮：hqli@hust.edu.cn
地址：材料学院东一楼2楼
主页：http://zml.mat.hust.edu.cn

主持项目
华中科技大学人才引进基金（2013~2015）,
华中科技大学自主创新研究基金（2013~2014）
国家自然科学基金委青年科学基金（2014~2016）
教育部新世纪优秀人才支持计划（2014~2016）
科技部青年973项目（2015~2019）

代表性论文
1.Huiqiao Li, Xizheng Liu, Tianyou Zhai, De Li, Haoshen Zhou “Li3VO4: a promising insertion anode for lithium ion batteries”, Adv. Energy. Mater., 2013，3，428-432.
2.Huiqiao Li, Haoshen Zhou, “Enhancing the performances of Li-ion batteries by carbon-coating: present and future”, Chem. Commun., 2012, 48, 1201-1217.
3.Huiqiao Li, Ping He, Yonggang Wang, Eiji Hosono, Haoshen Zhou, “High-surface vanadium oxides with large capacities for lithium-ion batteries: from hydrated aerogel to nanocrystalline VO2(B), V6O13, V2O5”, J. Mater. Chem., 2011, 21, 10999-11009.
4.Tianyou Zhai*, Haimei Liu, Huiqiao Li*, Xiaosheng Fang*, Meiyong Liao, Yasuo Koide, Haoshen Zhou, Yoshio Bando, Dmitri Golberg, “Centimeter-long V2O5 nanowires: from synthesis to field-emission, electrochemical, electrical transport and photoconductor properties”, Adv. Mater., 2010, 22, 2547-2552.
5.Xi Wang,* Xinqiang Cao, Laure Bourgeois, Dai-Ming Tang, Shimou Chen, Huiqiao Li*, Tianyou Zhai*, Liang Li, Yoshio Bando, Dmitri Golberg, “N-doped Graphene-SnO2 Sandwich Paper for High-Performance Lithium-ion Batteries”, Adv. Funct. Mater. 2012, 22， 2682-2690. （封面文章）
6.Huiqiao Li, Yonggang Wang, Ping He, Haoshen Zhou, “A novel rechargeable Li-AgO battery with hybrid electrolytes”, Chem. Commun., 2010, 46, 2055-2057.
7.Huiqiao Li, Yonggang Wang, Haitao Na, Haimei Liu, and Haoshen Zhou, “Rechargeable Ni-Li battery integrated aqueous/nonaqueous system”, J. Am. Chem. Soc., 2009, 131, 15098-15099
8.Huiqiao Li, Ruili Liu, Dongyuan Zhao, Yongyao Xia, “Electrochemical properties of an ordered mesoporous carbon prepared by direct tri-constituent co-assembly”, Carbon, 2007, 45, 2628-2635.
9.Huiqiao Li, Jiayan Luo, Yongyao Xia, “An ordered mesoporous carbon with short pore length and its electrochemical performances in supercapacitor application”, J. Electrochem. Soc.，2007, 154, A731-A736.
10.Huiqiao Li, Liang Cheng, Yongyao Xia, “A hybrid electrochemical supercapacitor based on a 5V Li-ion battery cathode and active carbon”, Electrochem. Solid State Lett., 2005, 8 (9), A433-A436.


主要经历
1999-2003年：郑州大学化学系 理科基地班 本科
2003-2008年：复旦大学化学系 物理化学专业 硕博连读（导师：夏永姚）
2008-2009年：陶氏化学(中国)有限公司 核心研发部 化学家
2009-2013年：日本产业技术综合研究所 能源技术部门 博士后(合作导师：周豪慎)
2013至今:      华中科技大学材料科学与工程学院 教授

研究方向
电化学超级电容器、锂离子电池、电化学储能技术与材料

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自1989年以来，石墨由于其低且稳定的锂嵌入电位（0.01-0.2 V），和高的理论比容量，迅速占领锂离子电池负极材料的主要市场。钠离子电池与锂离子电池具有相似存储机制，并且具有丰富的资源储量和低廉的成本，被认为是最有希望的下一代电化学储能技术，特别是在对低成本和长循环寿命有要求的大型储能电站等领域。然而，在钠离子电池中，可媲美锂离子电池中石墨的低电压负极材料寥寥无几。钛基负极材料由于其丰富的晶体结构、Ti3+/ Ti4+合适的氧化还原电对和低成本等优势引起了广泛的研究。然而，与碳负极的超低电压相比，大多数钛基负极的嵌入电压平台通常在0.5〜1.0 V。Na2Ti3O7作为钠离子电池钛基负极材料中的一个特殊材料，其电位平台为0.3 V，是所有报道钛基负极材料里电位最低的材料，远低于常见Na0.66Li0.22Ti0.78O2的0.75V，NaTiO2的0.9 V, Li4Ti5O12的2.1 V等等，这也低于报道的其他钠离子电池负极候选材料，例如磷，锑，铋的合金等，因此匹配合适的正极组装成的全电池，理论上有望输出更高的工作输出电压。然而，目前文献已经报道的Na2Ti3O7材料普遍为单斜相结构，在循环中通常会经历不可逆的结构变化，容量随循环快速衰减，限制了其广泛应用。

       华中科技大学材料科学与工程学院李会巧教授及其研究团队通过改变合成温度发现了Na2Ti3O7的另一个新相结构，其在保持低电压优势下，电化学性能明显的提升。不同于以往报道的单斜晶系结构，他们研究发现Na2Ti3O7的另一个新相结构属于三斜晶系。相比单斜相Na2Ti3O7，三斜相的Na2Ti3O7化合物通过温度生长动力学诱导TiO6八面体发生扭曲变形，存在“胖矮型”的TiO6八面体，使得层间的Na+传输通道呈现更规则的结构排列。在单斜相Na2Ti3O7中，Na+传输通道的层间间隙最窄处为5.96 Å，最宽处为 6.72 Å，考虑整体排列不够规则，Na+在层间传输不够通畅，这种层间间隙较大的变化可能会引起 Na1 位点层间相互作用力的减弱。而在三斜相Na2Ti3O7中，Na+传输通道的层间间隙最窄处为 6.01 Å ，最宽处为6.47 Å，在 6.01-6.47 Å 较窄的区间内浮动，表现更加通畅的Na+传输通道，有助于 Na+在层间较为稳定地传输。实验结果表明，相比单斜Na2Ti3O7，三斜相Na2Ti3O7在保持0.3V低电位平台的同时其结构可逆性更好。经过20圈的循环后，三斜相Na2Ti3O7提供了94.7％的容量保持率，远远超过单斜Na2Ti3O7的25.7％。原位X射线衍射表明，常规单斜Na2Ti3O7在Na+的插入/脱嵌过程中经历不可逆相变，而新的三斜相Na2Ti3O7在一个完整的循环后结构能可逆地恢复，这与其改善的循环性能较好的符合。得益于三斜相Na2Ti3O7低的嵌钠电位和良好的结构可逆性，其有望成为高比能钠离子电池负极材料的新选择。 此项研究为Na2Ti3O7的晶体结构和电化学性能特点提供了新的认识，也为钠离子电池钛基负极材料的开发和设计提供了新的思路。相关成果以“A New Triclinic Phase Na2Ti3O7 Anode for Sodium-ion Battery”为题在线发表在Advanced Functional Materials (DOI: 10.1002/adfm.202003733)上。

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近日，我校材料学院、材料成形与模具技术国家重点实验室李会巧教授团队在水系电池领域取得了重要进展，其最新研究成果“一种具有一年以上超长循环寿命的抗腐蚀锌金属负极(An anticorrosive zinc metal anode with ultra-long cycle life over one year, doi:10.1039/D1EE03882F)”清晰地阐明了析氢反应与锌沉积形貌之间的作用关系：析氢反应的发生会诱发碱式硫酸锌生成继而钝化沉积锌的表面，使锌片与锌片之间无法外延生长，导致沉积锌呈现出疏松的形貌。通过有效抑制析氢腐蚀，可实现锌的超致密沉积，助推水系电池锌负极的性能大幅提升，从而成功将锌负极的循环寿命从目前报道的小于1000h提升到9000h以上，稳定循环超过一年。
         与金属锂在有机系电池中的地位相媲美，金属锌由于其高理论容量和低的氧化还原电位的优势在水系电池中具有不可撼动的至高地位。不幸的是，充放电过程中锌负极差的稳定性及过短的寿命（<70h）制约了对锌的有效利用。

图1 金属铟改性前/后锌沉积形貌演变示意图

         针对这一问题，李会巧教授团队认为，相较于被焦点关注的枝晶问题，锌负极还受到电化学过程中不可避免的析氢反应（HER）的威胁。HER在降低锌负极性能方面起着相当隐蔽的作用，但其具体影响途径尚未得到清楚地阐明并引发足够的重视。基于此，研究人员通过在界面引入具有高析氢过电位的岛状金属铟抑制了析氢腐蚀从而实现了具有超长循环寿命的锌负极的开发。一方面，对HER的抑制稳定了界面pH值，减少了惰性的碱式硫酸锌的生成与沉积，使沉积的锌表面可以保持干净。因此，后续沉积的锌可以在锌表面进行外延生长，从而使沉积的锌具有超致密的结构；另一方面，这种超致密的类岩石状的结构使负极的体积变化减小，极大的延长了负极的工作寿命，提高了负极的循环稳定性。因此，组装的对称电池可以实现一年以上的超长循环寿命。本工作揭示了锌负极表面析氢的抑制与致密化锌沉积之间的内在联系并且验证了抑制析氢对于改善锌负极性能的有效性，对后续锌负极的发展具有重要的指导意义。
       该研究工作于3月17日在能源材料领域国际著名期刊Energy & Environmental Science (IF=38)上在线发表，华中科技大学为该论文第一完成单位，材料学院博士肖娉为论文第一作者，李会巧教授为通讯作者。材料学院赵英鹤老师、翟天佑老师等共同参与该项研究工作。本研究受到国家自然科学基金, 湖北省创新群体项目, 国家重点研发计划重点专项，中央高校基本科研专项的资助。
       相关链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/EE/D1EE03882F