个人简介

 课题组FMM(Functional Materials for Microenergy)的主要研究方向是电化学功能材料及微型能源器件。针对清洁、可再生能源(如太阳能、风能、潮汐能)在实际利用中的局限性,围绕新型能源的高效储存与利用这一关键环节,我们致力于发展高性能、低成本、长寿命、绿色环保的功能材料及储能体系。通过对功能材料的结构调控、尺寸剪裁、表面修饰及优化组合来实现其在电化学能源器件,特别是微型电池和电容中的高效利用。通过结合多种表征手段和理论分析, 我们力图在原子和分子层面上对材料的物理和化学现象进行合理的阐释。

课题组负责人倪江锋,苏州大学特聘教授,博士生导师,凝聚态物理及材料研究所副所长,江苏省杰出青年基金获得者。2008年毕业于北京大学并获得博士学位,随后在日本产业技术总合研究所和新加坡国立大学从事研究工作,回国后就职于苏州大学。多年来致力于功能材料在电化学储能领域应用的研究,重点探索高性能、低成本、长寿命、绿色环保的储能材料及微型储能体系。迄今为止共发表论文100余篇,被引用3400多次,H因子37;近五年以第一或通讯作者在Advanced Materials(3),Advanced Energy Materials(4),Advanced Functional Materials(2),Nano Letters(1),Nano Energy(6),ACS Energy Letters(2)等著名期刊发表论文40多篇。申请中国、日本和美国专利13项,已授权8项;获2013和2015年全国电化学大会优秀论文奖,2016年苏州市优秀学术论文一等奖,2018年国际功能材料协会青年奖和苏州市优秀学术论文二等奖。目前主持国家自然科学基金委面上项目2项、江苏省杰出青年基金1项。受邀担任期刊Materials Technology的编辑和Functional Materials Letters的客座编辑,担任多个期刊的特邀审稿人和一些国际项目的通讯评审人。


Jiangfeng Ni is a professor of Physics at Soochow University. He received his PhD (Chemistry) in 2008 from Peking University, then worked at the National Instituteof Advanced Industrial Science and Technology in Japan, and moved to National University of Singapore in 2010In early 2011, he joined Soochow University and was later promoted to the range of full professor. At present Dr Ni leads a team working on various types of energy storage systems including rechargeable ion batteries, supercapacitors, and redox flow cells, with a particular focus on fundamental physics, chemistry, and materials in these devices. Dr Ni has published 13 patents (8 issued and 5 filed), 2 book chapters, and 100 peer-reviewed papers in journals including Advanced Materials (3), Advanced Energy Materials (4), Advanced Functional Materials(2), Nano Letters (1), Nano Energy (6), and ACS Energy Letters (2). These papers have earned a total citation of 3400 and H-index of 37. He served as Assistant Editor of Materials Technology and Functional Materials Lettersand organizing committee member for a series of functional materials conferences.




研究领域

研究方向

1. 功能材料的电化学储能特性
2. 三维有序结构电极的构筑及模拟
3. 微型储能器件的设计及应用


研究合作

苏州大学 李亮教授
北京大学 李彦教授
新加坡国立大学Li Lu教授
莫斯科国立大学Serguei Savilov教授

研究进展

Apr. 25, 2019, Xinyan's work on 3D alloying electrodes has been accepted by Advanced Energy Materials. Well done!

Jan. 8, 2019, Work on MOF array electrodes has been published by Nano Energy. Cheer!


Nov. 1, 2018,A collaborted work related to pencil-drawing micro-supercapacitors has been published by 
Small.

Apr. 6, 2018, Perspective on phosphorus anode has been accepted by 
ACS Energy Letters.
Apr. 1, 2018, Professor Ni organizes a Special Issue on “Functional Materials for Next Generation Rechargeable Batteries” with Functional Materials Letters .

Jan. 17, 2018, Work on CuO array electrodes has been accepted by Advanced Functional Materials
Jan. 17, 2018, Work on Ta2O5 array electrodes has been accepted by Nano Energy. Cheer!

Nov. 1, 2017, Work on functionalized TiO2 arrays has been accepted by Advanced Materials. Cheer!
Oct. 9, 2017, Review work on array Na electrodes has been accepted by Advanced Functional Materials. Cheer!
Jul. 7, 2017, Perspective on silicate cathode has been accepted by ACS Energy Letters
Mar. 10, 2017, Haichen's work on Bi2O2.33 material has been accepted by Nano Research. Keep going!
Feb. 21, 2017, Review work on Bi2X3 electrode materials has been accepted by Nano Energy. Great!
Jan. 15, 2017, Haichen's work on Bi2S3 material has been accepted by Nano Energy. Well done!

Dec. 1, 2016, Our work on ordered nanoporous electrodes has been accepted by Advanced Materials. Keep going!
Sep. 20, 2016, Our paper published on AEM has been awarded the First Prize of Suzhou Excellent Research.
Sep. 1, 2016, Wencong's work on Li2FeSiO4 has been accepted by Nano Research. Cheer!
Jun. 24, 2016, Ling Zhang passed her academic defense for Master Degree. Congrats.
Jun. 1, 2016, Shidon's work on surface modified Na2Ti3O7 has been accepted by Nano Letters. Well done!
Mar. 20, 2016, Zhidan Diao From Xi'an Jiaotong University joined our group as an exchange student. Welcome on board.
Mar. 1, 2016, Our review work on nanocarbon materials has been accepted by Advanced Energy Materials. Cheers.
Jan. 17, 2016, Our work on Na2Ti3O7 has been accepted by Advanced Energy Materials. Cheers.

Dec. 6, 2015, Our work on TiO2 nanotube array of  has been accepted by Advanced Materials. Cheers.
Jan. 13, 2015, Our work on strongly coupled Bi2S3@CNT has been highlighted by MaterialsViewsChina (Wiley). http://www.materialsviewschina.com/2015/01/15212/

Dec. 19, 2014, Dr. Ni was officially appointed as Assistant Editor of Materials Technology by Maney Publishing (founded in Leeds, UK, in 1900).
Oct. 11, 2014, Our paper Ultrathin MoO2 nanosheets for superior lithium storage has been accepted by Nano Energy. Cheers.

Jun. 16, 2014, Our paper Strongly coupled Bi2S3@CNT hybrid for robust lithium storage has been accepted by Advanced Energy Materials. Cheers.


基本信息

头像

倪江锋  

职称:   教授

院部/部门:   物理科学与技术学院

学历:   博士

学位:   博士研究生

毕业学校:   北京大学

毕业专业:  

联系方式

通讯地址:   江苏省苏州市十梓街1号

邮政编码:   215006

电子邮箱:   jeffni@suda.edu.cn

联系电话:  

传真号码:  

办公地点:   物理楼

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科学研究

科研项目
10.    江苏自然科学基金:基于三维阵列电极的钠离子电池,江苏省杰出青年基金项目,2018-2021
09.    国家自然科学基金:三维氧化物的结构调控及电化学应用,面上项目,2019-2022
08.    国家自然科学基金:钼基电极的可控制备及其在电池中的应用,面上项目,2017-2020
07.    国家自然科学基金:超级电容材料与器件的基础研究,重点项目,2015-2018
06.    国家自然科学基金:高性能硅酸铁锂阴极材料的设计、合成与表征,青年项目,2014-2016
05.    江苏自然科学基金:错位结构硅酸盐正极材料的可控制备及电化学机理研究面上项目,2015-2018 
04.    分子科学国家实验室基金:钼基核壳材料在能源中的应用 2015-2016
03.    中国博士后科学基金特别资助:双功能钼基核壳材料在电容和电催化中的应用 2015-2016 
02.    中国博士后科学基金:MoO2-MoS2核壳纳米复合材料在能源及催化中的应用 2014-2015
01.    教育部留学启动基金: 磷酸铁锂纳米结构组装体及其低温电化学性能 2013-2014


研究课题


1.    高性能锂(钠)离子电池

锂离子电池的兴起为人类生活提供了一种方便快捷的可携带能源。全球锂电池市场需求量随着应用领域的不断扩展而迅速增长。近年来,全球新能源汽车产业在技术不断成熟、政府扶持政策不断落地的大背景下呈现出快速产业化的趋势。因此,电池产业迫切需要通过材料创新来满足人们对高能量、高功率、低成本储能的需求。


1.1 
界面修饰提高电极材料的载流子传输能力

电化学储能材料大多为半导体或绝缘体,其载流子迁移性能无法满足快速充放电的要求。基于前期研究的成果,课题组研究了纳米碳与电极材料的界面相互作用及其对材料储能的影响机制。我们在功能化的碳纳米管(CNT)表面通过控制硫代乙酰胺的水解过程来调控Bi2S3在CNT表面的沉积。通过Raman光谱和X射线吸收光谱证明Bi2S3和CNT的界面存在着电荷转移(强耦合作用)。界面耦合作用可以调控着载流子的传输能力,因此,该Bi2S3@CNT耦合材料表现出优异的倍率充放电特性(Adv. Energy Mater. 2014, 4, 1400798)。此工作发表后,被MaterialsViewsChina网站进行了亮点报道(http://www.materialsviewschina.com/2015/01/15212/)。我们进一步对纳米碳及其耦合材料在电化学能源存储中的应用进行了系统的总结和展望(Adv. Energy Mater. 2016, 6, 1600278)。


1.2 表面调控改善电极与电解液的相容性

在电化学电池中,正负极和电解液之间存在着一个很薄的界面层,这个界面层大部分情况下是电子的绝缘体而是离子的导体,界面层的性质由电极和电解液的相容性决定。课题组以高电压的LiCoPO4为对象,研究了表面包覆层抑制电解液分解等副反应的理论机制。针对常规的碳包覆层不致密、不连续等问题,我们提出了现场包覆的方法,构筑完整的碳包覆网络,提高电极的循环稳定性(Electrochim. Acta 2012, 70, 349)。我们进一步研究了不同的碳包覆途径的影响(J. Power Sources 2013, 221, 35),采用表面微观分析技术,合理解释了碳包覆改善材料与电解液界面稳定性的内在规律和理论机制(Nano Energy 2015, 11, 129)。我们进一步对这方面的工作进行了系统的总结(Carbon 2015, 92, 15)


2.    微型储能器件

        微型电池由于其在体积、充放电次数、存储寿命等方面的优势,广泛应用于无线传感器、RFID卡、植入式医疗设备、军用微型设备等领域。多年以来,阻碍无线自驱动微电子设备发展的最大障碍一直都是供电问题。近期,我们团队在构建三维有序结构的钠离子电极的研究领域取得系列进展,有望为这一难题提供了可能的解决方案


2.1    
三维电极材料设计

        通过三维电极结构设计,使离子扩散的路程始终保持在较短的距离,电极的能量密度与功率密度不再紧密关联。课题组采用电化学阳极氧化直接在钛金属基底上生长了TiO2纳米管三维自支撑阵列,通过控制电解液的成分来调控纳米管的直径及长度;进一步通过高温硫化处理,调控TiO2的能带结构及电子传输性能(Adv. Mater. 2016, 28, 2259)。硫化的TiO2三维电极具有非常优异的储钠性能,在0.1C的倍率下具有高达320 mAh g-1容量,在10C的倍率下仍然具有167 mAh g-1的容量。


我们采用电化学阳极氧化方法在其他金属基底上生长三维有序的纳米阵列结构。近期的一个工作是在Nb衬底上构建有序多孔的纳米薄膜,同时调控薄膜的结晶状态、元素组成和三维构造,首次实现了具有超长循环寿命的Nb2O5钠离子电极(Adv. Mater. 2017, 29, 1605607),该工作以封面文章的形式发表在Advanced Materials期刊。我们进一步采用呼吸调控策略,设计了高性能的转化型三维负极材料(Adv.Funct. Mater. 2018, 28, 1707179)。此策略也为未来相关电极材料的设计提供了新的思路。


2.2    
三维钠离子电池设计

   先采用水热反应在钛金属衬底上生长Na2Ti3O7三维纳米管阵列,然后用原子层沉积技术在其表面包覆一层TiO2,最后在硫蒸气中进行硫化处理。此表面修饰层可以有效地保护Na2Ti3O7的活性中心,抑制其对电解液分解的催化作用,同时硫化层具有高导电能力。此三维Na2Ti3O7电极展示了极其优良的钠离子电池负极性能,在10C的倍率下循环10000次,容量几乎没有衰减。为了展示该三维电极的实际应用前景,我们构建了Na2Ti3O7//Na2/3Ni1/3Mn2/3O2全电池。以正负极活性物质的质量计算,全电池的能量密度达到110 Wh kg-1,接近实用的水平。该钠离子电池可以可以在柔性器件中得到应用。(Adv. Energy Mater. 2016, 6, 1502568)。进一步通过表面结构优化,引入氧空位来提高载流子浓度,可以将全电池的能量密度提高到125 Wh kg-1(Nano Lett. 2016,16, 4544)。




科研团队

团队负责人    李亮、倪江锋

课题组成员    顾妍

博士后    张笑瑞(在职)

博士生    王以春、周丹

硕士生    孙梦雷、朱晓翠、李欣研、王珍珠、王霖、俞海洋



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论文

Representative publication

18.    X. Li, M. Sun, J. Ni*, L. Li*, Template-free construction of self-supported Sb prisms with stable sodium storage. Adv. Energy Mater. 2019, 9, 1901096.

17.    D. Zhou, J. Ni*, L. Li*, Self-supported multicomponent CPO-27 MOF nanoarrays as high-performance anode for lithium storage. Nano Energy 2019, 57,711–717.

16.    S. Zhu, J. Ni*, Y. Li*, Pencil-drawing skin-mountable micro-supercapacitors, Small 2019, 15, 1804037.

15.    J. Ni*, L. Li*, Self-supported three-dimensional array electrodes for sodium microbatteries. Adv. Funct. Mater2018, 28, 1704880.              

14.    J. Ni, L. Li*, and J. Lu*, Boosting sodium storage in TiO2 nanotube arrays through surface phosphorylation. Adv. Mater. 2018, 30,1704337.

13.     J. Ni, Y. Yu*, and L. Li*, Regulation of breathing CuO nanoarray electrodes for enhanced electrochemical sodium storage. Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1707179.

12.    S. Xia, J. Ni*, L. Li*, Oxygen-deficient Ta2O5 nanoporousfilms as self-supported electrodes for lithium microbatteries. Nano Energy 2018, 45, 407-412.

11.    J. Ni*, L. Li*, J. Lu*, Phosphorus: An anode of choice forsodium ion batteries. ACS Energy Lett. 2018, 3, 1137-1144.

10.    J. Ni, Y. Yu,* L. Li*,Highly reversible and durable Na storage in niobium pentoxide through optimizing structure, composition, and nanoarchitecture. Adv. Mater. 2017, 29, 1605607.

9.    H. Liang, J. Ni*,L. Li*, Bio-Inspired engineering of Bi2S3-PPy yolk-shell composite for highly durable lithium and sodium storage. Nano Energy 2017, 33, 213-220.

8.    J. Ni*, L.Li*, J. Lu*, Bismuth chalcogenide compounds Bi2X3 (X = O,S, Se): Application in electrochemical energy storage. Nano Energy 2017, 34,356-366.

7.    J. Ni*, L. Li*, and J. Lu*, Lithium iron orthosilicate cathode: Progress and perspectives. ACS Energy Lett2017, 2, 1771-1781.

6.    J. Ni, Y. Yu,* L. Li*,Self-supported nanotube array of sulfur-doped TiO2 enabling ultrastable and robust sodium storage. Adv. Mater. 2016, 28, 2259.

5.    J. Ni, Y. Yu,* L. Li*, Superior sodium storage in Na2Ti3O7 nanotube arrays through surface engineering. Adv. Energy Mater. 2016, 6, 1502568.

4.     J. Ni, Y. Li*, Carbon nanomaterials in different dimensionsfor electrochemical energy storage, Adv. Energy Mater. 2016, 6, 1600278.

3.    S. Fu#J. Ni#, Q. Zhang,* L. Li*, Hydrogenation driven conductive Na2Ti3O7 nanoarrays as robust binder-freeanodes for sodium-ion batteries. Nano Lett. 2016, 16, 4544–4551. ( #Co-first author)

2.    J. Ni, L. Li*, L. Mai*, Ultrathin MoO2 nanosheets for superior lithium storage. Nano Energy 2015, 11, 129-135.

1.    J. Ni*, C. Yan*, L. Li*,Strongly coupled Bi2S3@CNT hybrids for robust lithiumstorage. Adv. Energy Mater. 2014, 4, 1400798.


荣誉奖励

  • 1、苏州大学优秀硕士论文,张玲,2016
  • 2、优秀研究生奖学金,付士栋,2016
  • 3、研究生国家奖学金,付士栋,2016
  • 4、优秀毕业研究生,付士栋,2017
  • 5、苏州大学优秀硕士论文,付士栋,2017
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开授课程

本科生课程:材料物理与化学;近代物理实验

研究生课程:材料物理;材料与测试


招生信息

欢迎物理、化学、材料相关专业的同学攻读硕士、博士学位,每年拟招收3-4人。

我们对学习成绩和专业背景不作要求,但要求

坚持:内心要强大,信念要坚定,能够品味孤独

踏实:踏实是一种能力

悟性:对数据敏感性


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