吴梅芬----高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室

　　吴梅芬，副研究员

　　固态二次电池材料与器件

　　021-69163802

　　wumeifen123@mail.sic.ac.cn

　　教育经历：

　　2003.9-2007.7，南京师范大学，化学专业，理学学士学位

　　2007.9-2010.7，中科院上海硅酸盐研究所，材料物理化学专业，工学硕士学位

　　2013.9-2016.7，中科院上海硅酸盐研究所，物理化学专业，理学博士学位

　　工作经历：

　　2010.7-2012.9，中科院上海硅酸盐研究所，研究实习员

　　2012.9-2017.12，中科院上海硅酸盐研究所，助理研究员

　　2018.1-至今，中国科学院上海硅酸盐研究所，高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室，副研究员

　　科研工作简介：

金属锂表面修饰及其应用研究

金属锂电极因其具有最高比能量（3680mAh/g）、最负电极电位（-3.04V）、与不同正极匹配能使电池获得最高开路电压等优点而一直是近年来研究热点之一。但由于金属锂电极在电池循环过程中易产生锂枝晶生长、体积膨胀以及反应活性高、易发生副反应等缺点而限制了其应用。因此，在金属锂表面设计制备具有高Li+电导率、高致密性、高机械强度的人工SEI膜是解决上述问题的有效策略。我们提出采用硅/锡基金属有机化合物对金属锂表面反应，如图1所示，利用硅和锡与金属锂键合作用形成可以导Li+无机膜，同时金属有机化合物中有机基团也同时形成有机保护膜，从而在金属锂表面修饰一层有机无机复合膜，抑制金属锂的副反应，同时降低界面电阻，提升电极界面稳定性和电池电化学性能。相关研究工作发表在ACS Applied Materials & Interfaces,2016,8,16386-16395；RSC Advances,2016,6,40270-40276。

图1 硅/锡基金属有机化合物修饰金属锂原理图
金属二硼化钒表/界面修饰及应用研究

金属二硼化钒因其可转移11个电子而获得最高的理论比容量(4060mAh/g)，是Mg电极1.3倍和Zn电极的5倍。在水系或非水系电解质的金属空气电池中，金属硼化钒空气电池具有较高理论质量比能量（5300Wh/kg）以及最高的体积比容量（27000Wh/L），远超过其他金属空气电池体系。此外，VB₂空气电池的正负极材料、电解液与隔膜都是环保且非易燃物质，在使用过程中具有良好的安全性。虽然硼化钒空气电池目前被称为具有最高理论比容量的一次电池(4060mAh/g')，但由于VB₂能够与碱性电解液中的氢氧根离子发生化学反应,包括腐蚀反应和析氢反应，这种自放电现象导致电池产生严重的容量损失，阻碍了硼化钒空气电池的实际应用。提出选择聚多巴胺(PDA)膜对VB₂颗粒表面修饰。PDA膜含有丰富的胺基和酚羟基，对于特定pH范围内的阳离子和阴离子表现出完全可逆的选择渗透性，即具有pH智能转换功能。如图2所示，在高pH环境中，膜表面具有净负电荷，可以排除阴离子靠近，但允许阳离子通过；而在低pH环境中，它带正电，可以排除阳离子靠近，但可以通过阴离子。电化学性能结果表明，PDA膜有效地抑制了VB₂腐蚀腐蚀。当电池额定容量为10mAh时，由VB₂@PDA组装的空气电池的活性物质利用率比未改性的VB₂电极提高15.5%；当额定容量增加到30mAh，VB₂@PDA的活性物质利用率比未包覆VB₂高20.3%，相关研究工作发表在ACS Applied Materials & Interfaces,2019, 11(5):5123-5128。

图2 溶液中VB₂的pH可转换功能和PDA膜的结构示意图

　　科研成果：

L.Shi, M.F. Wu*, Z.Y. Wen. Sulfonated Bacterial Cellulose-Based Functional Gel Polymer Electrolyte for Li-O₂ Batteries with LiI as a Redox Mediato， ACS Sustainable Chem. Eng., 2021, 9, 13883-13892.
F.Q. Wang, M.F. Wu*, B.V.R. Chowdari, Z.Y. Wen. FeNi-LDH Intercalation for Suppressing the Self-Discharge of the VB₂-Air Battery. ACS applied materials & interfaces, 2020, 12(7): 8219-24.
F.Q. Wang, M.F. Wu*, B.V.R. Chowdari, Z.Y. Wen. Anodic Electrochemical Mechanism and Performance Dominant Factors of the VB₂-Air Battery, Chem. Eng. J. 2020, 388, 124257.
温兆银, 吴梅芬, 王凡奇, 一种具有保护结构的硼化物合金负极及其制备技术, 授权号：ZL201910269633.5，授权日: 2020/11/26
温兆银, 吴梅芬, 王凡奇, 一种基于硼化物合金负极界面的功能性缓蚀层及其制备方法, 申请号：201910869670.x ,授权日: 2020/11/26
温兆银, 徐东, 吴梅芬等,一种基于细菌纤维素的三维网络聚合物凝胶电解质膜的制备方法，ZL201711216871.7，授权日：2020.12.11
温兆银, 李文文, 吴梅芬等，一种具有蜂窝状定向孔分布的多孔电极载体及其制备方法和应用, ZL 201910337216.X ,授权日：2021.03.16.
温兆银，徐东，吴梅芬等，石榴石配位路易斯碱诱导的原位交联氟聚物凝胶电解质膜的制备方法, 专利号：ZL 201910269627.X，授权日：2021.03.16.
温兆银，王凡奇，张涛，吴梅芬, 金属硼化物表面修饰有机聚合物的复合材料及其制备方法和应用，专利号：ZL 201810005286.0，授权日：2021.01.12.