杨继兴

男， 天津大学材料科学与工程学院， 教授/研究员/教授级高工或同等级别

学习/工作经历

2006年9月-2010年7月 兰州大学化学化工学院(专业：化学，国家级基地班)
2010年9月-2015年7月 中国科学院大学长春应用化学研究所(专业：高分子化学与物理，导师：李悦生研究员）
2015年09月-2020年06月 天津大学材料学院 博士后
2017年04月-2020年06月 天津大学材料学院 预聘教师/讲师
2020年06月-2023年12月 天津大学材料学院 准聘副教授
2024年01月-2025年06月 天津大学材料学院 英才副教授
2025年07月-至今 天津大学材料学院 教授

研究领域和兴趣

储能用有机高分子材料

主要业绩

在“双碳”战略驱动下，高性能二次电池作为大规模储能与终端应用的核心，其技术突破至关重要。锂离子电池虽以高能量密度和长循环寿命占据主导，但在快速充放电、极端环境等新兴应用场景下，其成本、倍率及宽温域适应性面临挑战，亟需发展新型电池体系以形成技术互补。锂-有机电池因采用有机正极材料而独具优势：有机材料由C、H、O、N等丰产元素构成，摆脱钴、镍等资源依赖，具有低成本与可持续潜力；同时，有机材料反应动力学更快、结构多样可调，具有高功率与宽温域性能潜力。因此，发展新型锂-有机电池，对于构建多元化、高性能的下一代电池技术体系重要的科学价值与现实意义。
当前，有机电极材料的性能提升仍面临两大关键问题。其一，有机小分子活性物质易溶解于电解液并发生“穿梭效应”，导致活性物质流失，循环稳定性差；其二，聚合物材料因分子链聚集严重、颗粒大难分散，造成活性位点包埋、导电网络不连续，制约了比容量发挥及倍率、低温等动力学性能。由于有机电极材料需与导电剂、粘结剂复合作为电极并存在于完整电池体系中，其性能不仅取决于分子本身，也取决于复合电极及电解质/隔膜等多层面的协同优化。因此，如何通过多层面结构设计与调控，有效抑制活性物质的溶解并/或阻断其穿梭效应，同时克服电荷传输动力学瓶颈，实现有机高分子正极材料的高性能化，是当前锂-有机电池领域亟待解决的关键科学问题。
围绕上述关键科学问题，申请人在材料的分子结构设计、聚合物正极的原位构筑和新型凝胶电解质/功能隔膜体系协同抑制穿梭效应等方面取得了重要进展，主要创新成果如下：
(1)电极材料分子层面创新：针对共轭活性单元易溶解难题，提出了扁平化/动态平面化分子设计新思路，阐明了分子结构与溶解性/循环稳定性的构效关系，显著降低了系列n型及p型材料的溶解性。例如，苯醌二聚体循环100圈容量保留率达83%，蒽醌/菲醌体系优化条件下循环1000圈后容量保留率达70%以上。在此基础上，进一步发展了全活性单元分子设计策略，解决了比容量与稳定性难以兼顾的矛盾，将比容量从200 mAh/g左右提升至318 mAh/g，循环9000圈容量保持率超70%。为共轭活性单元的高性能化分子设计提供了指导。
(2)电极结构层面创新：针对聚合物颗粒大、难分散难题，发展原位电聚合制备聚合物电极新方法，优化了复合电极结构。结合动态平面化分子设计，实现氧/硫基p型有机正极材料高性能化(氧、硫基材料循环5000圈后，容量保持率分别高达75%和82%；聚并二噻吩比容量达309 mAh/g，可稳定循环2000圈)。进而提出碳纳米孔道限域原位电聚合策略，构建纳米级均匀分散的多孔电极结构，显著提升循环稳定性(室温稳定循环10000圈)、比容量(活性位点利用率接近100%)、倍率(测试电流最高达60 A/g)及耐低温性能(-15℃低温下稳定循环45000圈)。系列研究为简便制备高性能聚合物电极开辟了新路径。
(3)电池层面创新：为阻止n型小分子电极材料的穿梭，设计全氟磺酸聚合物(Nafion)修饰的功能隔膜，在电池内部诱导环醚溶剂阳离子开环聚合，原位构建凝胶聚合物电解质/功能隔膜新体系。该体系通过物理限域与电荷排斥协同抑制活性物质穿梭，实现循环(10000次超长循环)、倍率(100 C下的比容量是理论比容量88%)及宽温域性能(-70~100℃)的协同提升。该工作为高性能锂-有机电池提供了新的电池层面优化策略。
申请人发表SCI论文50篇，其中第一/通讯作者论文30篇，近五年为17篇，包括Adv. Mater. 1篇(2022)，CCS Chem. 2篇(2024，2025)，Adv. Energy Mater. 1篇(2026)，Adv. Funct. Mater. 2篇(2022，2024)，Adv. Sci. 2篇(2023，2025)，Chem. Sci. 1篇(2026), Chem. Eng. J. 2篇和Small 1篇等。相关成果申请国家发明专利7件，其中获授权3件。先后主持国家自然科学基金面上项目3项、青年项目1项(皆为有机高分子正极材料方向)。多次受邀在国内/国际重要学术会议上做报告，在有机电池领域形成了较好的学术影响力。

代表成果

1. Mengjie Li, Jixing Yang,* Yeqing Shi, Zifeng Chen, Panxing Bai, Hai Su, Peixun Xiong, Mingren Cheng, Jiwei Zhao, Yunhua Xu,* Soluble organic cathodes enable long cycle life, high rate and wide-temperature lithium-ion batteries. Adv. Mater. 2022, 34, 2107226.
2. Chen Zhao, Zifeng Chen, Wei Wang, Peixun Xiong, Benfang Li, Mengjie Li, Jixing Yang,* Yunhua Xu,* In-situ Electro-polymerization Enables Ultrafast, Long Cycle Life and High Voltage Organic Cathodes for Lithium Batteries. Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 11992-11998.
3. Zixuan Chen, Haoyu Zhang, Jixing Yang,* Yuesheng Li, Molecular-Electrode Co-Engineering Enables High-Capacity,Long-Cycling Sulfur-Based p‑Type Organic Cathodes. Adv. Energy Mater. 2026, e70848.
4. Xiaoru Zhao, Zhuanping Wang, Jixing Yang,* Yunhua Xu, and Yuesheng Li, In Situ Fabricated Poly(1,8-naphthalenediamine)/Active Carbon Composite Cathodes for Aqueous Zinc-Ion Batteries with High Active Sites Utilization and Ultralong Life Span of 50 000 Cycles. Adv. Funct. Mater. 2024, 34, 2408875.
5. Yeqing Shi,‡ Junkai Yang,‡ Jixing Yang,* Zhuanping Wang, Zifeng Chen, and Yunhua Xu,* Quinone-Amine Polymer Nanoparticles Prepared through Facile Precipitation Polymerization as Ultrafast and Ultralong Cycle Life Cathode Materials for Lithium-Ion Batteries. Adv. Funct. Mater. 2022, 32, 2111307.
6. Jixing Yang,* Peixun Xiong, Yeqing Shi, Pengfei Sun, Zhuanping Wang, Zifeng Chen, and Yunhua Xu,* Rational Molecular Design of Benzoquinone-Derived Cathode Materials for High-Performance Lithium-Ion Batteries. Adv. Funct. Mater. 2020, 30, 1909597.
7. Zixuan Chen, Tongyao Liang, Jixing Yang*, Yunhua Xu & Yuesheng Li, p-Type Organic Cathode Materials with Oxygen Atoms as Active Sites for High-Performance Organic Batteries. CCS Chem. 2025, 7, 1856–1868.
8. Junkai Yang, Jixing Yang,* Yunhua Xu, and Yuesheng Li, Towards Ultrahigh Capacity and High Cycling Stability Lithium-Conducting Polymer Batteries by In Situ Construction of Nanostructured Porous Cathodes. CCS Chem. 2024, 6, 749–760.
9. Susu Li, Haoyu Zhang, Jixing Yang,* Yunhua Xu, and Yuesheng LiMolecular Engineering Empowers Phenanthraquinone Organic Cathodes with Exceptional Cycling Stability for Lithium- and Aqueous Zinc-Ion Batteries. Adv. Sci. 2025, 12, e06749.
10. Junkai Yang, Xiaoru Zhao, Jixing Yang,* Yunhua Xu, and Yuesheng Li, High-Performance Poly(1-naphthylamine)/Mesoporous Carbon Cathode for Lithium-Ion Batteries with Ultralong Cycle Life of 45000 Cycles at -15 °C. Adv. Sci. 2023, 10, 2302490.

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