王連洲，澳大利亞昆士蘭大學化工學院終身教授，納米材料研究中心主任,澳洲基金委未來學者。主要從事功能納米材料的合成及其在清潔能源領域的應用，其團隊于2018年底創造了新型量子點太陽能電池轉換效率16.6%的世界記錄。先后在諸多國際期刊發表論文300多篇，專著章節12部，申請專利13項，作國際會議大會或邀請學術報告100余次。
近年作為主要負責人先后承擔或參與了澳大利亞基金委、澳洲科學院、澳洲協調創新中心以及工業界等40余項競爭性研究項目，總金額超過3000萬澳元。先后獲得澳洲基金委女王伊麗莎白學者和未來學者稱號，昆士蘭大學優秀研究獎和優秀研究生導師獎，澳洲尋找未來之星獎，入選澳洲基金委工程技術領域會評專家（College of Experts）和英國皇家化學會會士。
近日，王連洲教授團隊及其合作者在Nat. Commun.和Angew連續發表2項研究成果，現摘錄如下，供大家學習交流。
過渡金屬溶解過程問題是鋰電池難以實現優異循環性能的主要原因，雖然目前人們發展了多種方法嘗試解決該問題，但是仍無法很好的解決。
有鑒于此，昆士蘭大學王連洲、Tobias U. Schülli等報道通過目前半導體材料研究領域的發展，發展外延法在LiNi0.5Mn1.5O4電極外構建一層LaTMO3 (TM=Ni, Mn)原子層作為潤濕層，實現了改善過渡金屬的溶解。
本文要點：
1）通過實驗和理論計算，驗證其Stranski–Krastanov生長。在熱力學平衡狀態生成具有應力的潤濕層，通過表面能和彈性能之間的競爭自發形成單原子層。
由于LaTMO3潤濕層僅僅原子層厚度，同時能夠與尖晶石主體材料之間的晶體連接，因此能夠有效的實現長久的防止過渡金屬的溶解，同時能夠保留電極的電化學動力學。
2）通過這種外延生長，實現了更好的電池穩定性。實驗結果顯示，當與石墨碳負極和基于LiPF6的非水電解質溶液結合測試時，外延設計的正極材料具有顯著提高的循環穩定性（在290 mA g-1下1000次循環后容量保持率約為77%），平均庫侖效率(CE) > 99%。
參考文獻
Zhu, X., Schülli, T.U., Yang, X. et al. Epitaxial growth of an atom-thin layer on a LiNi0.5Mn1.5O4 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
具有高性價比、長壽命的可充電鋁離子電池（AIBs）在可持續儲能應用方面顯示出良好的前景。
近日，昆士蘭大學王連洲教授，Bin Luo，Yusuke Yamauchi展示了一種具有協同氧化還原活性的C=O/C=N中心和π-共軛的雜環共軛聚合物納米結構設計，作為一種新型的有機正極材料用于高性能鋁有機電池。
本文要點：
1）理論密度泛函理論（DFT）和非原位實驗研究表明，聚合物中熔融的C=N位不僅有助于良好的π共軛，而且增強了C=O位的氧化還原反應活性，使PYTQ聚合物在AlCl3/尿素電解液中的每個重復單元可以容納多達4個AlCl2(urea)2+。
2）由于C=O和C=N的協同氧化還原中心、π共軛剛性結構和導電碳納米管（CNTs）通道，聚合物正極在0.1 A g-1下具有295 mAh g-1的高容量，在4000 A g-1循環后的1Ag-1下保持85mAh g-1的長期穩定性以及優異的能量密度。
3）電化學動力學分析表明，電極中的電荷存儲以離子擴散和電容過程為主，有利于AlCl2(urea)2+的快速存儲和長期循環。
所提出的氧化還原活性雜芳烴共軛聚合物正極、富鋁金屬負極和低成本AlCl3/尿素電解液的組合，在未來的大規模儲能應用中具有廣闊的應用前景。
參考文獻
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
