王连洲，澳大利亚昆士兰大学化工学院终身教授，纳米材料研究中心主任,澳洲基金委未来学者。主要从事功能纳米材料的合成及其在清洁能源领域的应用，其团队于2018年底创造了新型量子点太阳能电池转换效率16.6%的世界记录。先后在诸多国际期刊发表论文300多篇，专著章节12部，申请专利13项，作国际会议大会或邀请学术报告100余次。

近年作为主要负责人先后承担或参与了澳大利亚基金委、澳洲科学院、澳洲协调创新中心以及工业界等40余项竞争性研究项目，总金额超过3000万澳元。先后获得澳洲基金委女王伊丽莎白学者和未来学者称号，昆士兰大学优秀研究奖和优秀研究生导师奖，澳洲寻找未来之星奖，入选澳洲基金委工程技术领域会评专家（College of Experts）和英国皇家化学会会士。

近日，王连洲教授团队及其合作者在Nat. Commun.和Angew连续发表2项研究成果，现摘录如下，供大家学习交流。

过渡金属溶解过程问题是锂电池难以实现优异循环性能的主要原因，虽然目前人们发展了多种方法尝试解决该问题，但是仍无法很好的解决。

有鉴于此，昆士兰大学王连洲、Tobias U. Schülli等报道通过目前半导体材料研究领域的发展，发展外延法在LiNi_0.5Mn_1.5O₄电极外构建一层LaTMO₃ (TM=Ni, Mn)原子层作为润湿层，实现了改善过渡金属的溶解。

本文要点：

1）通过实验和理论计算，验证其Stranski–Krastanov生长。在热力学平衡状态生成具有应力的润湿层，通过表面能和弹性能之间的竞争自发形成单原子层。

由于LaTMO₃润湿层仅仅原子层厚度，同时能够与尖晶石主体材料之间的晶体连接，因此能够有效的实现长久的防止过渡金属的溶解，同时能够保留电极的电化学动力学。

2）通过这种外延生长，实现了更好的电池稳定性。实验结果显示，当与石墨碳负极和基于LiPF₆的非水电解质溶液结合测试时，外延设计的正极材料具有显著提高的循环稳定性（在290 mA g^-1下1000次循环后容量保持率约为77%），平均库仑效率(CE) > 99%。

参考文献

Zhu, X., Schülli, T.U., Yang, X. et al. Epitaxial growth of an atom-thin layer on a LiNi_0.5Mn_1.5O₄ cathode for stable Li-ion battery cycling. Nat Commun 13, 1565 (2022)

DOI: 10.1038/s41467-022-28963-9

https://www.nature.com/articles/s41467-022-28963-9

具有高性价比、长寿命的可充电铝离子电池（AIBs）在可持续储能应用方面显示出良好的前景。

近日，昆士兰大学王连洲教授，Bin Luo，Yusuke Yamauchi展示了一种具有协同氧化还原活性的C=O/C=N中心和π-共轭的杂环共轭聚合物纳米结构设计，作为一种新型的有机正极材料用于高性能铝有机电池。

本文要点：

1）理论密度泛函理论（DFT）和非原位实验研究表明，聚合物中熔融的C=N位不仅有助于良好的π共轭，而且增强了C=O位的氧化还原反应活性，使PYTQ聚合物在AlCl₃/尿素电解液中的每个重复单元可以容纳多达4个AlCl₂(urea)₂⁺。

2）由于C=O和C=N的协同氧化还原中心、π共轭刚性结构和导电碳纳米管（CNTs）通道，聚合物正极在0.1 A g^-1下具有295 mAh g^-1的高容量，在4000 A g^-1循环后的1Ag^-1下保持85mAh g^-1的长期稳定性以及优异的能量密度。

3）电化学动力学分析表明，电极中的电荷存储以离子扩散和电容过程为主，有利于AlCl₂(urea)₂⁺的快速存储和长期循环。

所提出的氧化还原活性杂芳烃共轭聚合物正极、富铝金属负极和低成本AlCl₃/尿素电解液的组合，在未来的大规模储能应用中具有广阔的应用前景。

参考文献

Xiyue Peng, et al, Heterocyclic Conjugated Polymer Nanoarchitectonics with Synergistic Redox-active Sites for High-performance Aluminium Organic Battery, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202203646

https://doi.org/10.1002/anie.202203646