南开大学化学学院物理化学李福军

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李福军，男，南开大学先进能源材料化学教育部重点实验室研究员、博士生导师。2004年7月，湖北大学本科毕业；2007年7月，南开大学硕士毕业；2011年9月，香港大学博士毕业；2012年1月至2015年3月，东京大学工学系从事博士后研究；2015年3至8月，日本产业技术综合研究所开展锂-空气电池新型机理方面的前沿研究。2015年9月至今，任南开大学先进能源材料化学教育部重点实验特聘研究员、博士生导师。研究内容包括高能化学电源和新能源材料。到目前为止，在先进电极材料、电解质及新型反应机理等方面取得了一系列研究成果，以第一或通讯作者发表SCI论文30余篇，包括NatureCommun.（1篇）、Angew.Chem. Int. Ed.（2篇）、Adv.Mater.（2篇）、EnergyEnviron. Sci.（4篇）、Adv.Energy Mater. （3篇)、Adv.Funct. Mater.（1篇）、NanoLett.（1篇）等，影响因子大于10的论文14篇。其中，6篇文章入选2016 ESI年度1%高被引用论文。单篇最高他引300余次，论文总引用2500余次。


姓　　名        李福军        
性　　别        男
出生年月        1982-01        
籍　　贯        湖北崇阳县
学　　历        博士        
毕业院校        香港大学
职　　称        研究员        
系所单位        应用化学研究所
特殊人才称号        
天津市青年“##计划”入选者
通讯地址        天津市南开区南开大学联合楼A701
电 话        022-23509571
电子邮件        fujunli@nankai.edu.cn
课题组网站        www.lfj-nankai.cn
研究领域        锂/钠电池，金属空气电池


教育及科研经历        
2000-2004年 湖北大学化学学院 学士
2004-2007年 南开大学化学学院 硕士
2007-2011年 香港大学化学系 博士
2011，9-2011，12 香港大学 研究助理
2012，1-2015，3 东京大学 特任研究员
2015，3-2015，8 日本国立产业技术综合研究所（筑波） 特别研究员
2015，9- 南开大学化学学院，研究员，博士生导师
荣誉和奖励        南开大学百名青年学科带头人
科研成果与代表作        2015年之后代表性论文
(7) Lei K, Wang C, Liu L, Luo Y, Mu C, Li F*, Chen J.
A Porous Network of Bismuth Used as Anode Material for High-
Energy-Density Potassium-Ion Batteries
Angew. Chem. Int. Ed. 2018，10.1002/anie.201801389
(6) Wang C, Wang L, Li F*, Cheng F, Chen J.
Bulk bismuth as a high-capacity and ultralong cycle-life anode for sodium-ion batteries by coupling with glyme-based electrolytes.
Adv. Mater. 2017, 29，1702212.
(5) Li F*, Chen J.
Mechanistic evolution of aprotic lithium-oxygen batteries.
Adv. Energy Mater. 2017, 1602934.
(4) Lei K, Li F*, Mu C, Wang J, Zhao Q, Chen C, Chen J*.
High K-storage performance based on the synergy of dipotassium terephthalate and ether-based electrolytes.
Energy Environ. Sci. 2017, 10, 552.
(3) Wu S, Tang J, Li F*, Liu X, Yamauchi Y, Ishida M, Zhou H*.
A synergistic system for lithium–oxygen batteries in humid atmosphere integrating a composite cathode and a hydrophobic ionic liquid-based electrolyte.
Adv. Funct. Mater. 2016, 26, 3291.
(2) Li F, Wu S, Li D, Zhang T, He P, Yamada A, Zhou H*.
The water catalysis at oxygen cathodes of lithium-oxygen cells.
Nature Commun. 2015, 6, 7843.
(1) Li F, Tang D, Zhang T, Liao K, He P, Golberg D, Yamada A, Zhou H*.
Superior performance of a Li-O2 battery with metallic RuO2 hollow spheres as the carbon-free cathode.
Adv. Energy Mater. 2015, 5, 1500294.
人才培养        计划每年招收硕士生3名，博士生2名，接收校内外保送生。欢迎化学、化工、材料、物理等专业的本科生、硕士生和博士生同学及博士后加入本研究小组。

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南开李福军ACS Central Sci.：高能量密度的钠离子混合电容器

钠离子混合电容器（NHC）近年来备受关注，但NHC具有较慢的氧化还原反应动力学。南开大学李福军课题组报道了一种高性能NHC，使用多孔NaBi作为负极，活性炭（AC）作为正极，1.5M NaPF6溶于二甘醇二甲醚作为电解质。充电过程中，将Na+插入NaBi中以形成Na3Bi，并将PF6-储存在AC正极的双电层中，放电中Na3Bi脱钠为NaBi并最终为Bi，吸附的PF6-被释放到电解质中。NHC的容量约为298 mAh gBi-1，在2 A gBi-1下1000次循环后容量保持率为98.6％，库仑效率> 99.4％，可实现的功率和能量密度分别高达11.1 kW kgtotal-1和106.5 Wh kgtotal-1。

高能量密度的钠离子混合电容器

Yuan Y, Wang C, Lei K, et al. Sodium-Ion Hybrid Capacitor of High Power and Energy Density[J], ACS Central Science, 2018.

DOI: 10.1021/acscentsci.8b00437

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acscentsci.8b00437

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李福军研究员团队在提升有机电极材料电化学性能方面取得最新研究进展

近日，重点实验室李福军研究员带领团队在通过分子设计提升有机电极材料活性官能团利用率及倍率性能方面取得新进展，相关研究成果发表于Angew. Chem. Int. Ed。

有机电极材料

含有碳、氢、氧和氮等可再生元素的有机电极材料因其可调特性和对环境友好等优点被认为是最有前景的下一代锂离子电池正极材料。然而，有机小分子电极材料面临两个挑战，即材料在有机电解液中易溶解和自身导电性差。将小分子聚合形成聚合物，可以有效地克服这些难题，但由于聚合物链易发生缠结、阻碍活性基团与锂离子和电子接触，导致活性基团利用率低和倍率性能差。
      李福军研究员团队通过两种活性小分子（苯醌和邻苯二甲酰亚胺）同石墨烯原位溶剂热的方法，合成了具有2D微孔框架结构的分子（PIBN-G）。该分子因具有多孔结构，有利于分子结构中的活性基团与电解液中的Li+接触，促进了可逆电化学反应；并且受益于石墨烯与PIBN分子间强的相互作用与电荷转移，PIBN-G具有高的电子导电性。因此在电化学反应中，PIBN-G显示了卓越的倍率性能和较高的可逆容量。这一研究成果于2018年6月4日发表在Angew. Chem. Int. Ed，该成果为解决有机电极材料的活性基团利用率低、导电性差的难题提供了一种新解决思路。
     该项研究得到了国家自然科学基金项目、国家科技部和教育部等资助。
     文章链接为https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201805540

xiangtian

由于锌-空气电池的成本低、安全性高以及锌的储量丰富，因此锌-空气电池在大规模应用方面具有前景。锌-空气电池的理论输出电压是1.64V，但由于氧气还原反应极化较大，实际输出电压往往低于1.38V，致使锌-空气电池能量密度低。不同的电催化剂被用来降低氧气还原反应极化，提高锌-空气电池的输出电压。然而，即使用炭黑负载铂(Pt/C)，实际输出电压依然比理论值低260 mV。将光引入锌-空气电池来提升氧还原反应动力学和放电电压具有重要意义。

碳纸

南开大学的李福军教授等人报道了聚三联噻吩(pTTh)为正极材料的锌-空气电池。它将光能直接转化为电能。在光照下，光电子在pTTh的导带内形成，然后注入到O2的π2p*轨道内使O2还原成HO2-，同时促进负极Zn氧化成ZnO。放电电压显著提高至1.78V，在64h充放电循环内无衰减，对应能量密度较以Pt/C为电极的锌-空气电池增加29%。上述成果近日以“Photo‐Induced Oxygen Reduction Reaction Boosts The Output Voltage of Zn‐Air Battery”为题发表在Angew. Chem. Int. Ed.上。