科研项目
06. 江苏省高等学校重大项目，三维结构氧化锡的无模板构筑及储钠性能研究，主持
05. 江苏省杰出青年基金项目，基于三维阵列电极的钠离子电池，主持
04. 国家自科基金面上项目，三维氧化物的结构调控及电化学应用，主持
03. 国家自科基金面上项目，钼基电极的可控制备及其在电池中的应用，主持
02. 国家自科基金重点项目，超级电容材料与器件的基础研究，参与
01. 国家自科基金青年项目：高性能硅酸铁锂阴极材料的设计合成与表征，主持
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
电化学电池大多采用二维薄层电极工艺，这种二维结构电极存在的主要问题在于：系统的能量密度与功率密度相互制约。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。课题组采用电化学方法在金属钛基底上生长了二氧化钛纳米管三维有序结构，通过改变纳米管的长度来调节电极的负载量及能量密度。进一步采用硫化处理，调控二氧化钛的能带结构及电子传输性能，从而大幅度地提升了三维电极的储钠容量和循环稳定性（Adv. Mater.2016, 28, 2259）。近期，他们采用表面磷化的过程来调控二氧化钛电极的表面活性。磷化的过程没有改变二氧化钛的能带结构，但是可以改善电极的活性及其与电解液的相容性。进一步，他们采用同步辐射衍射技术和现场透射电镜技术，揭示了二氧化钛在储钠过程的结构和形貌演变过程，为磷化作用机制的分析提供理论参考（Adv. Mater. 2018, 30, 1704337）。
除了钛基氧化物，课题组也在其他嵌脱型电极材料开展探索工作。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氧化铌（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氧化铜（CuO）负极材料（Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1707179）；采用合金相强化策略，通过电化学沉积制备了高循环稳定性的锑基（Sb）三维电极（Adv. Energy Mater. 2019, 9, 1901096）；利用MOF的模板作用，在三维基底上构建了多元氧化物的CPO-27纳米棒阵列（Nano Energy 2019, 57, 711）。这些策略也为未来相关电极材料的设计提供了新的思路。基于这些工作，课题组最近应邀发表综述文章（Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1704880），对应用于微型电池的三维钠离子电极进行了系统的分析、总结与展望，重点了阐述三维电极在热力学、动力学与稳定性等方面存在的问题，并归纳了改善这些问题所采取的策略与方法。2.2 三维微型储能器件设计