材料学博士生CSC资助德国联陪归来谈体会

作者许潇洒，为西北工业大学材料学院材料学专业博士研究生，受CSC高水平大学公派研究生项目，于2022年至2023年赴德国德累斯顿工业大学开展了为期12个月博士联合培养学习。访学归来，其撰文谈感受，知识人网小编转载如下：

学校介绍

德累斯顿工业大学（Technische Universität Dresden），始建于1828年，位于德国萨克森自由州首府德累斯顿，是德国著名理工类大学联盟TU9成员，欧洲顶尖理工大学之一。德累斯顿工业大学位居2022 QS世界大学排名第194位，德国理工类大学第4位，2018世界大学学术排名材料科学与工程，纳米科学与技术专业位列世界前45位，德国第1位。作为德国五所同时拥有德国精英大学和TU9头衔的大学之一以及唯一同时与德国四大科研机构莱布尼茨学会、马克斯·普朗克学会、亥姆霍兹学会、弗朗霍夫学会合作的大学，德累斯顿工业大学始终保持着极强的科研和创新能力。德累斯顿工业大学也是德国少数保留传统工程学学制的大学之一，其严苛的教学要求保证了出众的教育质量。

联培期间的研究项目

针对目前钠离子电池正极材料能量密度低、循环寿命短的关键问题，经过与Stefan Kaskel教授讨论，最终确定了访学期间的研究课题“P2型正极材料Na0.67Fe0.5Mn0.5O2的调控改性及其钠离子电池性能研究”。具体内容如下：

（1）Li、Mg共掺杂P2型Na0.67Fe0.5Mn0.5O2正极材料及其储钠性能研究P2型Na0.67Fe0.5Mn0.5O2正极由于储钠理论容量高，且不含Co、Ni等资源稀缺的元素而受到广泛关注。然而其在充放电过程中缓慢的Na+迁移动力学以及Fe元素的层间滑移问题制约着其商业化进程。针对上述问题，我们发展了Li、Mg共掺杂策略，以LiCO3和MgO为掺杂剂，通过固相烧结法制备了Na0.75Li0.1Mg0.05Fe0.3Mn0.5O2正极材料。由于Li+在充放电过程中能够诱导额外的阴离子氧化还原反应，Mg2+能够扩大P2型层状材料的层间距，从而有效提升Na+体相迁移动力学。在Li、Mg共掺杂的协同作用下，钠离子电池的可逆容量和循环稳定性得到显著提升。Na0.75Li0.1Mg0.05Fe0.3Mn0.5O2在0.1 C循环120圈储钠比容量保持在120 mAh g-1，比Na0.67Fe0.5Mn0.5O2提升了20%。此外，平均工作电压由2.5 V提升至3.1 V，因此与硬碳等负极匹配后能够有效提升钠离子全电池的能量密度。

（2）快离子导体表界面改性P2型Na0.67Fe0.5Mn0.5O2正极材料及其储钠性能研究针对Na0.67Fe0.5Mn0.5O2正极充放电过程中Mn元素易溶出至电解液以及空气稳定性差的问题，我们发展了快离子导体表面包覆策略，以抑制Mn溶出及提升空气稳定性。通过溶胶-凝胶法在Na0.67Fe0.5Mn0.5O2表面包覆了一层NaTi2(PO4)3壳，制备了Na0.67Fe0.5Mn0.5O2/NaTi2(PO4)3复合正极。由于NaTi2(PO4)3有效抑制了Mn溶出并且隔绝了Na0.67Fe0.5Mn0.5O2与空气的直接接触，因此有效提升了电极结构稳定性。Na0.67Fe0.5Mn0.5O2/NaTi2(PO4)3复合正极在1.0 C循环100圈后储钠比容量为80.4 mAh g-1，比Na0.67Fe0.5Mn0.5O2提升了25%。但是如果进一步将电压范围扩大至1.5 V-4.3 V，可逆容量仍然下降较快，仍需在后续的工作中进行调整优化。

日常生活

我的导师Stefan Kaskel教授是一位非常绅士的德国人，每次相遇他总会热情询问学生的科研进展和生活状况。

在德累斯顿工业大学联合培养期间，我租住在距离学校1.8公里的单人公寓里，星期一至星期五是工作日，通常早上8:30到达实验室，下午5:30离开实验室，星期六、日为休息日。

临行之前听说德国人普遍冷漠、严谨，初到德累斯顿的感受的确如此，但是融入课题组后发现周围的同事们也非常幽默和善，并且做事认真负责，有许多值得我们学习的地方。

德国的娱乐活动比国内要少很多，我最常参加的活动是野外徒步和骑行，而且Stefan Kaskel教授的课题组共有7个中国人，大家在工作和生活中相互照应，周末经常一起聚餐和外出参观景点。

经验分享

我在德累斯顿工业大学的访学经历中收获良多。首先，在日常工作和生活中通常需要使用英语交流，因此提升自身的英语能力对日常工作和生活很有帮助；其次，德国的工作和生活节奏相比国内较慢，更加注重实验效率，因此凡事要提前做好规划。此外，西工大在实验和仪器平台方面丝毫不逊于国外一些课题组，甚至数据反馈更快，因此在国外访学期间也要加强和国内课题组的合作。

总结

在一年的访学时间里，非常感谢我的导师王洪强教授和外导Stefan Kaskel教授的指导和支持。衷心感谢国家留学基金委的资助，感谢西北工业大学材料学院给我提供出国交流的机会，感谢“创新型人才国际合作培养项目”。此次联合培养经历丰富了我的人生阅历，我将再接再厉，抓紧完成后续的研究工作。