陳人杰，北京理工大學材料學院教授、博導，北京電動車輛協同創新中心（國家級）研究員。2005年獲博士學位，師從北京理工大學吳鋒教授；2005-2007年于清華大學化學系從事博士后研究，師從陳立泉院士、邱新平教授；2007年入職北京理工大學；2012-2013年在英國劍橋大學Prof. Derek Fray、Dr. Vasant R. Kumar課題組訪問研究。獲得榮譽、稱號：國家技術發明二等獎1項、部級科學技術一等獎4項。教育部新世紀優秀人才，北京市優秀人才、科技新星，北京高等學校卓越青年科學家，中國工程前沿杰出青年學者，英國皇家化學學會會士，教育部長江學者特聘教授和科睿唯安2020“全球高被引科學家”。研究領域：針對高比能長航時電池新體系的設計與制造、二次電池安全性/溫度適應性、超薄/輕質/長壽命特種儲能器件及關鍵材料研制等科學問題和技術難點，開展：（1）離子液體及新型功能復合電解質材料；（2）多電子高比能新型二次電池及關鍵材料；（3）特種功能電源及異構納米材料；（4）綠色二次電池設計與資源化利用等具有原創性的研究工作。曾先后在Chemical Reviews, Chemical Society Reviews, Advanced Materials, Nature Communications, Energy & Environmental Science, Advanced Energy Materials等國際頂級期刊發表SCI收錄論文200余篇；申請發明專利96項，獲授權42項；開發出電池材料基因組數據平臺，獲批軟件著作權10項；出版學術專著2部（《先進電池功能電解質材料》科學出版社2020年出版；《多電子高比能鋰硫二次電池》科學出版社2020年出版）。Google Scholar顯示被引量達16000余次，H指數高達69。
近期成果
陳人杰教授團隊科研成果突出，取得了諸多優異的成果，而近期更是成果井噴！自國慶長假第二天10月2日起至節后第一天10月8日這一周內，連發3篇Advanced Materials（AM, IF=30.849）、1篇Advanced Energy Materials（AEM, IF=29.368）、1篇Nano-micro Letters（NML, IF=16.419）等5篇重磅成果，總IF過100！其中10月8號更是一天同時發表2篇AM+1篇AEM，實在是太強了！在此為大家簡單介紹下這5篇優異成果，以供學習和參考。
10月2日AM: 混合MXene/石墨烯氣凝膠中封裝Zn作為可折疊鋅離子電池的穩定鋅負極
三維（3D）主體材料可以有效減緩鋅（Zn）金屬負極的枝晶生長。然而，使用3D基底增加的電極/電解液反應面積加速了負極界面的鈍化和腐蝕，最終降低了電化學性能。為此，北京理工大學陳人杰教授、謝嫚副教授（共同通訊）等人通過定向冷凍過程構建了可折疊的MXene/石墨烯氣凝膠混合支架，基于豐富的親鋅特性和微孔結構，通過電沉積過程將金屬Zn致密地封裝在其內部。在循環過程中，由于MXene中固有的氟終端，在負極/電解液處原位形成富含ZnF2的固體電解質界面 (SEI)可以有效抑制枝晶生長。此外，3D微尺度分布的塊狀鋅設計抑制了析氫反應（3.8 mmol h-1 cm-2）和通過原位/異位測試的鈍化。因此，在對稱電池測試中，電極在10 mA cm-2下具有超過1000小時的長循環壽命。在連續單折疊和雙折疊之后，具有復合負極和LiMn2O4正極（60% 放電深度）的準固態可折疊電池仍保持超過91% 的高容量保持率。這項研究為水系鋅離子電池提供了一種革命性的封裝理念以及可折疊的研究。Encapsulation of Metallic Zn in Hybrid MXene/Graphene Aerogel as Stable Zn Anode for Foldable Zn-ion Batteries, Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202106897https://doi.org/10.1002/adma.202106897
10月6日NML: 用于下一代可充電電池的MOF基材料的合理設計
基于金屬有機框架 (MOF) 的材料具有高孔隙率、可調成分、多樣化結構和多功能功能，為下一代可充電電池應用提供了廣闊的空間。在此，北京理工大學陳人杰教授、李麗教授（共同通訊）等人總結了用于下一代可充電電池（鈉離子電池、鉀離子電池、鋅離子電池、鋰硫電池、鋰氧電池和鋅空氣電池）的原始MOFs、MOF復合材料、MOF衍生物和MOF復合材料的最新進展。作者全面討論了電極材料、隔膜、電解質和金屬負極的組件、結構和性能在提高電池性能方面的獨特優勢，詳細介紹了各種MOF相關材料的可控制備和電池性能增強機制的關鍵因素。最后提出了MOF設計策略的主要挑戰和前瞻性解決方案。盡管MOFs近年的研究很大進展，但基于MOF的先進納米結構的合理設計仍處于研究的早期階段，需要合成新型MOF復合材料以及原位表征對電化學過程的基本機理進行深入研究。此外，制備MOF的高成本和環境破壞仍然阻礙其實際應用，這需要在未來的研究中進一步努力。這篇綜述將有助于指導和啟發用于下一代可充電電池的先進MOF 基材料的未來設計。Rational Design of MOF-Based Materials for Next-Generation Rechargeable Batteries, Nano-Micro Letters 2021. DOI: 10.1007/s40820-021-00726-zhttps://doi.org/10.1007/s40820-021-00726-z
10月8日AEM: 用于快速充電鋰金屬電池的石墨烯/碳納米管復合氣凝膠支架
鋰金屬負極以其高比容量和最低的氧化還原電位引起了學術界和工業界的關注。然而，鋰枝晶的不可控生長和低庫侖效率 (CE) 將其排除在實際應用之外，尤其是在快速充電領域。為此，北京理工大學陳人杰教授、李麗教授（共同通訊）等人通過簡單的一鍋水熱反應制備了石墨烯/碳納米管復合材料（GCNT）氣凝膠并將其作為鋰金屬負極的穩定主體。具有大表面積和高電導率的多孔氣凝膠可以顯著降低局部電流密度，從而實現球形和均勻的鋰沉積。GCNT 氣凝膠電極可以在1 mA cm-2的電流密度和 1 mAh cm-2 的容量下進行430 次循環并保持97.7% 的高CE，對稱電池可以維持高達8 mA cm-2的高電流密度。與LiFePO4正極配對的復合負極顯示出超高倍率能力（18C倍率時97.6%的超高容量保持率）和99.1%的平均CE（4 C下570次循環）。當與 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正極配對時，復合負極還可以表現出10 C的高倍率，并在隨后的2 C下的470次循環中實現了83.2% 的高容量保持率和99.8% 的平均 CE。這項工作為3D導電碳基體的設計提供了見解，并將促進用于高能量密度應用的快充鋰金屬電池的發展。From Flower-Like to Spherical Deposition: A GCNT Aerogel Scaffold for Fast-Charging Lithium Metal Batteries, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202102454https://doi.org/10.1002/aenm.202102454
10月8日AM: 一種用于高能鋰電池的抗粉化和高連續性鋰金屬負極
鋰金屬是下一代高能電池最有前途的負極候選之一，然而鋰粉化和相關的電接觸損失仍然是重大挑戰。在此，北京理工大學陳人杰教授等人報道了一種抗粉化和高連續性鋰金屬負極，該負極包含少量固態電解質 (SSE) 納米顆粒作為保形/犧牲填料，銅 (Cu) 箔作為支撐集流體。在SSE的引導下，這種新型負極促進了鋰的成核，有助于在循環過程中形成圓形、微尺寸且無枝晶的電極，從而有效地減緩鋰枝晶的生長。混合負極中嵌入的銅集流體不僅增強了機械強度，而且提高了活性鋰絲之間的有效電荷轉移，提供良好的電極結構完整性和電連續性。因此，這種抗粉化和高連續性的鋰負極在1 mA cm-2的電流密度下提供≈99.6% 的高平均庫侖效率，可循環 300 次。配備該負極的鋰硫電池（元素硫或硫化聚丙烯腈正極）分別在其相應的醚基或碳酸鹽基電解液中顯示出高容量保持率。這項研究為設計避免在運行過程中經歷較大體積變化的電極提供了重要參考。An Antipulverization and High-Continuity Lithium Metal Anode for High-Energy Lithium Batteries, Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202105029https://doi.org/10.1002/adma.202105029
10月8日AM: 基于集成多氧化還原中心的雙有機層正極的高性能水系鋅電池
具有氧化還原活性位點和柔性結構的有機正極材料有望用于開發具有高容量和大輸出功率的水系鋅離子電池。然而大多數有機主體的儲能依賴于Zn2+/H+與單一官能團之間的配位/失配反應，導致容量差、放電平臺低和結構不穩定。為此，北京理工大學陳人杰教授、李麗教授（共同通訊）等人率先在納米多孔碳上依次原位電沉積穩定的聚（1,5-萘二胺，1,5-NAPD）作為中間層和優異的導電聚（對氨基苯酚，pAP）作為表層以優化有機正極的結構，稱為C@多層聚合物。原位分析、電化學測量和理論計算證明，雙有機層正極中C=O和C=N活性位點可以同時以旋轉和配位的聚合物鏈存儲Zn2+以提高容量和穩定性。得益于雙有機層的協同效應，C@多層聚合物正極表現出高容量（348 mAh g-1）、優異的倍率性能（132 mAh g-1@40 A g-1）、超過5000次循環的長壽命，即使在商業負載（10.2 mg cm-2）下也具有2.8 mAh cm-2的優異面積容量，證明了3D雙有機層異質結構的優勢。這種具有多個活性位點的獨特鋅離子存儲機制為構建先進的鋅有機電池創造了新的機遇。High-Performance Aqueous Zinc Batteries Based on Organic/Organic Cathodes Integrating Multi-Redox Centers, Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202106469https://doi.org/10.1002/adma.202106469
