Designable ultra-smooth ultra-thin solid-electrolyte interphases of three alkali metal anodes

该研究是在毛秉伟教授和董全峰教授共同指导下，由2014级博士生谷宇、2016级博士生王卫伟、2013级博士生李艺娟等同学通力合作的成果。泉州师范学院吴启辉教授和上海应用物理研究所樊春海研究员分别在X射线光电子能谱表征和同步辐射表征中提供了大力支持。化学化工学院郑明森副教授、颜佳伟教授、吴德印教授、iChEM研究员丁松园博士在实验和理论计算方面给予了大力帮助；田中群教授和郑南峰教授等对此工作提出了宝贵意见。 金属锂是下一代高能量密度二次电池最理想的负极材料之一。在以金属锂作为负极的电池中，锂电沉积过程中枝晶的生长及溶解过程的死锂现象是制约电池库仑效率、稳定性和安全性的重要因素，而金属锂表面的微观平整性及固态电解质界面（SEI）膜的组成和结构及由其所决定的电学和力学性质对锂电沉积和溶解行为有重要影响。 课题组所发展的电化学调控方法可进一步拓展到钠、钾碱金属负极上，形成大范围原子平整的钠、钾表面和超薄超光滑的SEI膜。特别是金属钠平面电极可在2 mA cm–2（1 mAh cm–2）100% Na DOD下稳定循环550周以上且库伦效率近100%。这一基于电化学调控的碱金属表面抛光和SEI膜构筑的方法及多尺度联合表征，为解决碱金属负极问题提供了新的思路，也为开展表面科学基础研究提供高质量的碱金属表面。【Abstract】Dendrite growth of alkali metal anodes limited their lifetime for charge/discharge cycling. Here, we report near-perfect anodes of lithium, sodium, and potassium metals achieved by electrochemical polishing, which removes microscopic defects and creates ultra-smooth ultra-thin solid-electrolyte interphase layers at metal surfaces for providing a homogeneous environment. Precise characterizations by AFM force probing with corroborative in-depth XPS profile analysis reveal that the ultra-smooth ultra-thin solid-electrolyte interphase can be designed to have alternating inorganic-rich and organic-rich/mixed multi-layered structure, which offers mechanical property of coupled rigidity and elasticity. The polished metal anodes exhibit significantly enhanced cycling stability, specifically the lithium anodes can cycle for over 200 times at a real current density of 2 mA cm-2 with 100% depth of discharge. Our work illustrates that an ultra-smooth ultra-thin solid-electrolyte interphase may be robust enough to suppress dendrite growth and thus serve as an initial layer for further improved protection of alkali metal anodes.This work was supported by the MOST projects (2015CB251102, 2012CB932902) and the NSFC projects (U1305246, 21621091, 21473147, 21533006, 21673193). 研究工作得到科技部973计划（项目批准号：2015CB251102、2012CB932902），国家自然科学基金（项目批准号：U1305246、21621091、21473147、21533006、21673193）等项目的资助

胶东半岛大沽河流域径流变化特征

大沽河是胶东半岛最大的河流,被称为青岛市的"母亲河",近年来受气候变化与人类活动的共同影响,河川径流量急剧减少,河道断流形势严峻。基于1964—2008年大沽河3个水文站点(南村、产芝水库和尹府水库)的径流资料以及青岛气象站点的气象资料,初步探讨了大沽河流域径流的年际年内特征、变化趋势及其原因。结果表明:大沽河年径流存在明显的年代际特征,45 a间有一定下降趋势,特别是20世纪80年代以来,南村站河道常出现全年断流现象;3个水文站均于60年代初发生了突变,而且尹府水库站的年径流还存在显著的准4 a的变化周期;南村站径流的季节特征及变化趋势均比较显著,年径流量的89.8%集中在汛期,汛期径流量及..

Variation of Runoff Volume in the Dagu River Basin in the Jiaodong Peninsula

大沽河是胶东半岛最大的河流,被称为青岛市的"母亲河",近年来受气候变化与人类活动的共同影响,河川径流量急剧减少,河道断流形势严峻。基于1964—2008年大沽河3个水文站点(南村、产芝水库和尹府水库)的径流资料以及青岛气象站点的气象资料,初步探讨了大沽河流域径流的年际年内特征、变化趋势及其原因。结果表明:大沽河年径流存在明显的年代际特征,45 a间有一定下降趋势,特别是20世纪80年代以来,南村站河道常出现全年断流现象;3个水文站均于60年代初发生了突变,而且尹府水库站的年径流还存在显著的准4 a的变化周期;南村站径流的季节特征及变化趋势均比较显著,年径流量的89.8%集中在汛期,汛期径流量及..

Trends of Extreme Precipitation Events Over Shandong Province From 1961 to 2008

利用山东省1961～2008年逐日降水资料,采用百分位值法定义了极端降水事件的阈值,然后统计出极端降水事件的频次、降水量、强度和年最大日降水量,并对其空间分布和时间趋势进行分析。结果表明,山东省极端降水事件阈值的空间分布存在明显的地域差异,总体上以泰山为中心向周边逐渐减小;频次的空间差异较小,基本在18 d/a左右;极端降水量、强度和年最大日降水量的空间特征基本相似,总体呈自东南向西北递减的态势,且高值中心均分布于泰山一带。48 a来,除降水强度,极端降水事件的其他3个指标呈弱减少趋势,并于1965年左右发生了突变现象;相对中西部,胶东半岛的减少趋势更为显著。48 a来,极端降水事件的4个指标均存在明显的年代际特征,而且还存在准11 a的震荡周期,并以1984年为中间轴呈左右对称分布。 &nbsp

Comparative studies on remote sensing techniques for red tide monitoring in Bohai Sea

In Bohai Sea, one of the red-tide worst-hit areas of China, the red-tide disasters occurred frequently and aggravated in recent years. Effectively monitoring the processes of the red tide from happening to extinction is of great significance for Bohai Sea. Based on MODIS(moderate resolution imaging spectroradiometer) data, five methods including the chlorophyll concentration anomalies, the red tide index, the Rrs band ratio method, the red band difference,the Karenia brevis bloom index have been comparatively analyzed to examine their availability for red tide extraction in Bohai Sea. The results showed that these five methods could effectively extract the red tide information in the offshore area of Tianjin Binhai tourism area. Not only the range but also the spatial distribution of remote sensing detection agreed with the fact. In contrast, the red tide extraction by these five methods indicated a distinct difference in the offshore area of Qinhuangdao area,which was relatively reasonable for the chlorophyll concentration anomalies and the band ratio method. However,no matter what the method was used, the field survey data or ERGB(enhanced redgreen-blue) composite was necessarily combined to validate the performance of red tide extraction at different times or in different regions

Temporal and Spatial Characteristics of Extreme Temperature Events over Shandong Province During 1961—2008

利用山东省1961—2008年18个气象站点的日平均温度资料,分析了山东省近48年极端温度事件的时空特征。结果表明,山东省极端温度事件年发生频率的空间差异比较突出,频发区域主要集中于胶东半岛,但高、低值区域发生频率的差值相对较小,大部分区域在15～16d/a之间;无论年还是季节,极端高温和低温事件的发生频率分别呈增加和减少趋势,两者的变化趋势分别在春季和冬季最显著;变化幅度也存在空间差异,相对于西部,胶东半岛极端温度事件年发生频率的变化趋势更为显著;极端高温和低温事件的年发生频率在所有站点(极端高温事件除海阳站)均发生了突变现象,变化趋势均在20世纪90年代以来更加显著;极端温度事件呈波动变化,普遍存在准5年周期。

1961～2008年山东省极端降水事件的变化趋势分析

利用山东省1961～2008年逐日降水资料,采用百分位值法定义了极端降水事件的阈值,然后统计出极端降水事件的频次、降水量、强度和年最大日降水量,并对其空间分布和时间趋势进行分析。结果表明,山东省极端降水事件阈值的空间分布存在明显的地域差异,总体上以泰山为中心向周边逐渐减小;频次的空间差异较小,基本在18 d/a左右;极端降水量、强度和年最大日降水量的空间特征基本相似,总体呈自东南向西北递减的态势,且高值中心均分布于泰山一带。48 a来,除降水强度,极端降水事件的其他3个指标呈弱减少趋势,并于1965年左右发生了突变现象;相对中西部,胶东半岛的减少趋势更为显著。48 a来,极端降水事件的4个指标均存在明显的年代际特征,而且还存在准11 a的震荡周期,并以1984年为中间轴呈左右对称分布

基于AnnAGNPS模型的胶东半岛大沽河流域非点源污染模拟研究

在检验了农业非点源污染模型-AnnAGNPS模型在胶东半岛大沽河流域适用性的基础上,估算了1998-2011年大沽河流域的年径流量和可溶性氮负荷,其多年均值分别为3.58×10~8 m~3和4.27×10~3 t,其中,受流域年内降水分布和水库、拦河闸(坝)等水利工程、农田灌溉以及排污排废等人类活动的影响,6-9月(汛期)是径流量和可溶性氮负荷人海的主要时段,而非汛期的输出量则较小。空间上,流域南部可溶性氮负荷量明显大于流域北部,这与流域南部以耕地为主的土地利用类型以及工业、生活排污排废等关系密切,耕地施肥是大沽河流域可溶性氮的主要来源,其次为居民地。情景分析表明,减少化肥施用量以及采取保护性耕作措施均能降低大沽河流域非点源污染负荷的输出量,但在不影响作物产量的前提下适当减少施肥量及采取秸秆留茬覆盖是流域非点源污染控制比较有效的措施

Spatio-Temporal Distribution of Nitrogen and Phosphorus and Spatial and Multi-Variable Statistical Analysis of Its Impacting Factors in Xiaoqinghe Watershed

选取山东小清河流域为研究区,在2012-2013年汛期和非汛期的水质监测基础上,应用主成分分析(PCA)和聚类分析(CA)等多元统计方法识别流域不同形态氮磷浓度的时空分布特征,结合空间分析和相关分析方法辨析集水区不同土地利用方式对氮磷输出的影响。结果表明:流域氮污染严重,其中总氮超标率达100%。氨氮、磷酸盐浓度汛期显著高于非汛期,硝态氮浓度则非汛期显著高于汛期(P<0.05)。以总磷、总溶解态磷为主要指标的主成分Z1对水质变化的贡献率接近50%,以总氮、氨氮和硝态氮为主要指标的主成分Z2对水质变化的贡献率接近20%。总氮、总磷、氨氮、磷酸盐和总溶解态磷浓度与集水区城市和工业建设用地的面积比例呈显著正相关(P<0.05);硝态氮浓度与耕地面积比例呈显著正相关,与草地、林地面积比例呈显著负相关(P<0.05)。空间上按氮磷分布特征不同子流域被划分为3类:第1类和第2类主要集中在干流及北部平原区,沿途接纳点源排放,氮磷浓度总体较高且空间差异较大;第3类流域主要位于南部山区,建设用地比例较小,污染程度相对较低

基于MODIS NDVI时间序列的植被覆盖空间自相关分析——以山东半岛与辽东半岛区域比较研究

文中应用2000～2011年期间的MODIS NDVI数据对比了山东半岛和辽东半岛植被覆盖的时间变化以及空间自相关特征。结果表明:山东半岛和辽东半岛植被覆盖状况均较好,其中辽东半岛植被覆盖相对更好;2000～2011年间两个半岛NDVI均呈显著上升趋势,山东半岛的上升趋势更明显。两半岛NDVI的全局Moran&#39;s I分别为0.896和0.778,均表现为正的全局空间自相关,植被覆盖均呈空间集聚状态,且山东半岛植被覆盖的集聚特征更突出。局部空间自相关上,山东半岛大部分地区,辽东半岛千山山脉以东和辽河流域的ND-VI表现为高-高自相关,这些区域植被覆盖较好;而山东半岛西北部的黄河三角洲湿地区域以及..