甘肃省教育厅公布了2024-2025年度甘肃省优秀博士硕士学位论文评选结果，我研究组两篇博士论文和一篇硕士论文入选。分别是：  

优秀博士论文内容简介

一、博士论文《快充型钠离子电池负极材料的电容贡献》

       在碳中和加速及消费电子/电动车急速增长的驱动下，电化学储能器件亟待突破能量密度、循环寿命与快速充电等性能瓶颈。为实现钠离子电池的快速充电，研究者致力于在负极材料中引入电容型储钠机制，但现有方法仍存在以下局限：多数引入电容储钠机制的策略未针对钠离子固相扩散不足进行材料晶体结构优化；负极材料电容行为的引入与钠离子全电池能量密度衰减缺乏协同优化机制。基于此背景，何天启博士以钠离子电池负极材料的电容贡献为出发点，借助晶相工程策略，调节过渡金属硫化物晶体结构， 优化钠离子在其内部的固相扩散，实现钠离子电池快速充电的同时保持其比容量。通过理论实验结合，探究负极电容贡献对钠离子全电池性能的影响机制并确定其合理范围。主要研究内容和结果如下：（1）通过氮化钒诱导构建硫化钴同源异质结，其内建电场加速电荷传输并改善钠离子扩散动力学。基于电容贡献（0.1 mV·s^-1时为61.09%）的合理引入，该材料实现了快速的钠离子存储：10 A·g^-1 电流密度下的比容量为 353.0 mAh·g^-1，且1200 次循环后保持在203.7 mAh·g^-1。（2）通过水热反应结合高温硫化法，合成具有不同熵值的硫化物。研究发现，高熵硫化物更高的无序度有利于电容行为的引入从而改善钠离子的固相扩散。在5 A·g^-1 电流密度下循环1100次，高熵硫化物具有563.4 mAh·g^-1的储钠比容量。（3）基于快速充电负极中电容行为的作用，优化材料相结构，合成具有 电容储钠特性的铁钒双金属硫化物。丰富的电容行为（0.1 mV·s^-1时电容 贡献为86.48%）赋予该双金属硫化物优异的储钠动力学及倍率性能（0.05 和 10 A·g^-1 的比容量分别为 424.67 和 192.82 mAh·g^-1）。（4）通过理论分析结合实验，证实了负极电容贡献与电流密度协同影响钠离子全电池能量密度和功率密度；首次提出了负极材料电容贡献的合理范围。此外， 通过实验设计，实现了高电流密度下钠离子全电池能量密度和功率密度的平衡。论文得到如下结论：优化晶体结构以引入电容贡献，能够实现硫化物负极快速储钠并保证其大电流密度下比容量的保持，有利于钠离子电池的快速充电；过高的电容贡献会降低初始比容量，造成能量密度的 明显损失；钠离子全电池能量密度和功率密度分别随负极材料电容贡献 的增加而降低和升高；负极材料电容贡献应介于总比容量的 50%~80%。

何天启博士于2018年本科毕业于兰州理工大学高分子材料与工程专业；2018年至2025年攻读先进高分子材料专业博士学位（硕博连读），2025年6月在兰州理工大学材料科学与工程学院（有色金属先进加工与再利用国家重点实验室）获得工学博士学位，毕业后入职中国科学院新疆理化技术研究所从事科研工作。博士期间获得博士研究生国家奖学金，入选兰州理工大学优秀博士论文培育计划。主要研究方向为先进高分子材料开发及快充型钠离子电池负极材料设计与机理研究。以第一作者身份在Materials Science & Engineering R-Reports, Acta Materialia, Chemical Communications,  EES Batteries, Journal of Alloys and Compounds,  ACS Applied Energy Materials等国内外期刊上发表论文11篇，其中ESI高被引论文4篇 。

      锂离子电池在快速储锂过程中，负极材料往往是实现快速充电的核心部件和限制因素。在众多负极材料中，钒酸锂独特的晶体结构能为锂离子提供理想的扩散通道和储存位点；但钒酸锂电子电导率较低，显著影响了其快充性能。基于此背景，王蕊博士针对钒酸锂电导率低的缺点，通过表面修饰以及特殊离子掺杂策略，对其晶体结构进行调控，探究钒酸锂负极材料的结构特性和改性方法对其快充性能的影响。主要研究内容和结果如下：（1）通过水热法制备碳包覆Li₃VO₄材料，旨在重新认识Li₃VO₄的离子扩散路径。结果表明在快速充电时，锂离子倾向于在[001] 方向上沿路径a 扩散；缓慢充电过程中，锂离子则在[001]方向上沿路径a和路径b扩散。快充性能方面，在大电流密度下充电6 分钟可达到满充电容量的36%。（2）采用 Nb⁵⁺作为掺杂剂调控Li₃VO₄的晶体结构，提升电极材料中电子 和锂离子的迁移能力。DFT计算得出Nb⁵⁺掺杂可降低锂离子沿着[001]方向扩散时的能垒，确定路径b为高锂离子浓度下的主导扩散路径。快充性能方面，在大电流密度下充电3分钟可达满充电容量的31%。（3）采用Nb⁵⁺作为掺杂剂通过电化学氧化还原法制备新型Li₃V₂O₅/Nb负极材料，避免了Li₃VO₄容量不稳的现象。Nb⁵⁺掺杂调控了V₂O₅和 Li₃V₂O₅的晶体结构，促进了锂离子嵌入与脱出过程。制备的材料在快速充电下充电2.5分钟可达满充电容量的43%。（4）以 Au 作为掺杂剂通过电化学氧化还原法来提高 Li₃V₂O₅的电子电导率。新型 Li₃V₂O₅ 在 Au 的作用下表现出良好的快充性能与长循环稳定性。在快速充电下充电1.3分钟可达到满充电容量的50%，经过10000次循环后，储锂容量为 114.6 mAh·g^-1。（5）采用原位电化学法制备具有金属Co导电网络的 Li_xV₂O₅/Co 负极材料。结果表明Co₃V₂O₈在首次放电后形成金属Co单质和Li_xV₂O₅，且Co单质在充电过程中不会被氧化成CoO。快充性能方面，在大电流密度下充电11分钟可达到满充电容量的62%。论文得到以下主要结论：碳包覆、Nb⁵⁺掺杂、 Au 掺杂、原位Co掺杂等不同改性策略可提高钒酸锂电子电导率和快充性能， 其中Au掺杂与原位Co掺杂策略较突出；电化学氧化还原法制备的Li₃V₂O₅表现出比Li₃VO₄更加优异的长循环稳定性和快充性能；Nb⁵⁺掺杂Li₃VO₄和 Li₃V₂O₅的最佳含量为 3%；重新认识了Li₃VO₄的离子扩散路径。通过对比不同改性手段对材料晶体结构及快充性能的影响规律，不仅为提高常规电极材料的电子电导率提供了思路，同时也为寻找新型快充负极材料奠定了理论基础。

王蕊博士，2017年毕业于河南工业大学化学工程与工艺专业，获学士学位。出于对化学学科的浓厚兴趣与钻研精神，她选择在本校继续深造，并于2020年获得化学专业硕士学位。在硕士阶段打下坚实的科研基础后，她于同年考入兰州理工大学材料科学与工程学院，攻读材料物理与化学博士学位。2023年，她获得竞争激烈的“甘肃省科技厅优秀博士生项目”资助，这标志着其研究课题的创新性和应用价值得到了省级层面的高度肯定。同年，她因其博士学位论文选题前沿、研究内容深入，入选“兰州理工大学优秀博士论文培育计划”。在博士研究生期间，王蕊同学将化学基础与材料科学前沿紧密结合，在国家重点实验室的优越平台上潜心钻研，取得了丰硕的科研成果。她专注研究，以第一作者身份在材料领域国际知名期刊Advanced Functional Materials、ACS Nano、Chemical Engineering Journal等发表高水平学术论文6篇，彰显了王蕊博士卓越的科研创新能力。值得指出的是，博士在读期间其论文单篇就被引用160余次，成为ESI高被引论文和热点论文，并持续一年以上。鉴于其在学期间的全面优秀表现，王蕊同学在毕业之际被授予“兰州理工大学优秀毕业生”荣誉称号。毕业后，以其优异的学术成果和突出的科研潜力，成功入职宁夏大学，开启她的高校教研生涯。

三、硕士论文《木棉纤维基硬碳前驱体导向的钠离子电池负极材料制备及其构效关系分析》

钠离子电池（Sodium-ion Batteries, SIBs）因钠资源丰富、成本低廉，被视为锂离子电池的重要补充技术。然而，钠离子较大的离子半径（1.02 Å）导致传统石墨负极储钠性能受限，亟需开发新型负极材料。纤维素纤维衍生硬碳因其独特的无序微晶结构、可调控的层间距及丰富的孔隙特性，展现出优异的储钠容量，成为当前研究热点。近年来，研究聚焦于纤维素前驱体（如秸秆、果壳、棉花等）的筛选与改性，通过高温碳化、化学活化及杂原子掺杂（如 N、S、P）等策略优化材料微观结构以提升电化学性能。然而，大部分工作缺乏针对性，且对前驱体结构与硬碳电化学性能缺少构效关系分析。基于此背景，张田硕士通过木棉纤维前驱体的定向设计与结构调控，讨论了聚集结构、异质原子掺杂与钠离子存储性能的深度关联。具体研究内容包括：（1）在氯化锌的辅助下，将 2,6－吡啶二甲酸中的羧基与碱化木棉纤维上暴露的羟基进行交联，制备一种高倍率木棉纤维衍生硬碳。该硬碳实现了高达4.24 %的高氮掺杂量，其中吡啶氮占97.1 %；这对于改善硬碳的缺陷位点和电子导电性至关重要。这种优化后的碳材料具有高氮含量、丰富官能团、高无序度和大层间距的特点，在0.05 A·g^-1的电流密度下表现出 401.7 mAh·g^-1的高容量。（2）创新性地使用铝离子重构因由预处理破坏的纤维素-半纤维素阵列，实现了对木棉纤维前驱体聚集态结构的修复。制备出的前驱体材料保留了较高的结 晶度（87.8 %），有助于碳化过程中硬碳材料孔结构的生成。该方法为优化植物基材料的预处理提供了新的视角，讨论了前驱体结晶度影响硬碳材料倍率、容量和初始库仑效率的机制。以这种方式制备的材料在电流密度增加64倍的情况下，容量保持率高达约70 %。（3）通过亚甲基蓝库仑吸附于碱化木棉纤维，制备了一种外“有序”内 “无序”的异质复合碳结构。其中，有序外层结构表现出极其快速的钠离子传导，而内部无序结构则提供了较高的储钠能力，从而整体上实现了复合碳倍率性能的提升。当电流密度增加到10 A·g^-1时，所获得的碳材料在5000次循环中表现出稳定的循环性能，衰减率仅为0.056 ‰，循环性能得到了显著提升。

张田，江苏南通人，本科毕业于南通大学纺织工程专业，是兰州理工大学2022级纺织工程专业硕士研究生。主要研究方向：木棉纤维基硬碳前驱体导向的钠离子电池负极材料制备及其构效关系分析。研究生工作期间在《Advanced Functional Materials》，《Journal of Energy Chemistry》，《Small》以及《ChemElectroChem》以第一作者发表文章，获得2024 年硕士研究生国家奖学金，兰州理工大学2025届“优秀毕业生”的荣誉称号等。