11月18日无机化学系列讲座
报告时间/地点：2021年11月18日（星期四）上午8：30-11:00 长春应化所 稀土大厦（报告厅Ⅱ）
报告题目1：低成本二次电池关键电极材料的设计与物理调控
报 告 人：杜菲
单 位：吉林大学
个人简介：杜菲，吉林大学唐敖庆卓越教授，博士生导师，吉林大学物理学院副院长，新型电池物理与技术教育部重点实验室主任，中国化工学会储能工程专业委会委员，InfoMat杂志青年编委。2008年获得博士学位同年留校任教，师从陈岗教授。2009年至2011年在超硬材料国家重点实验室从事博士后研究，合作导师为中科院院士邹广田教授。2011年至2013年赴日本东京大学物性研究所从事博士后研究，合作导师为日本著名固态化学家Yutaka Ueda教授。近年来，杜菲教授围绕着新型储能电池体系设计、关键电极材料的开发等研究领域开展了大量的研究工作，在包括Nature Commun.,Phys.Rev.Lett.,Adv. Mater.,Angew.Chem.Int.Ed.等国际著名杂志发表论文150余篇；2021年以第一完成人身份获吉林省自然科学一等奖，2018年J.Mater.Chem.A杰出审稿人。
报告摘要：近年来，伴随着锂离子电池在电动汽车与规模储能领域的蓬勃发展，对有限的锂资源的担忧以及可能引起的成本价格上涨的问题日益显现。钠是地球上储量最为丰富、成本最为低廉的资源之一。若能够建立基于钠离子、钾离子嵌入反应的高性能储能电池，在大规模应用方面较现有锂离子电池体系更具资源和环境方面的优势。课题组近年来，针对钠/钾离子嵌入反应过程中引起主体晶格的应力变化加大，容易造成晶体结构塌陷；以及钠/钾离子在晶格间隙中的活动位点较少，扩散动力学较慢等关键科学问题，开展了从体系选择、构筑方式的优化到表界面性质调控等方面的研究，通过调控材料本征物理属性，提出了优化储能属性的新策略，为后续二次电池的开发与应用奠定了基础。
报告题目2：过渡金属化合物对锂硫电池的隔膜改性研究
报 告 人：张冬
单 位：吉林大学
个人简介：张冬，博士，吉林大学物理学院教授。2006年，吉林大学化学学院获得理学博士学位。2007-2010年，瑞典斯德哥尔摩大学和德国布伦瑞克工业大学进行博士后研究工作。2010 年，回到吉林大学任教。现主要从事金属电池（锂硫、钠硫、锂硒、钠硒）和水系电池等储能材料与器件的设计与开发。作为项目负责人主持多项国家自然科学基金委，教育部和吉林省科技厅项目，共发表SCI/EI论文70余篇。
报告摘要：锂硫电池由于具有1675mAh/g的理论比容量和2600 Wh/kg的理论能量密度引起到了研发人员的注意。然而，单质硫和硫化锂的低电导率，充放电过程中生成的中间产物多硫化锂易在电解液中扩散并形成穿梭效应以及单质硫在锂化过程中体积膨胀等问题，使其很难投入到市场中进行生产应用。因此，我们以提高材料导电性、抑制穿梭效应为切入点，通过对隔膜的修饰改性来改善锂硫电池的性能。首先，通过刮涂的方式，制备出由介孔氮化钛微球修饰的功能化隔膜，并将其应用到锂硫电池体系。研究表明，氮化钛和多硫化物形成的S-N-Ti和S-Ti-N键能有效地抑制多硫化物的穿梭效应，从而获得较高的可逆比容量。更重要地，高导电性氮化钛修饰的功能化隔膜能作为上层集流体，将锚定在隔膜上的含硫化合物进行活化利用，进而提高电池的倍率性能。随后，我们利用静电纺丝技术合成了以硫化锰为亲硫位点的碳纳米纤维柔性薄膜作为锂硫电池的夹层。在纵横交错的碳纤维的阻碍拦截和硫化锰的化学吸附双重作用下，多硫化物被有效控制在正极侧。此外，硫化锰纳米粒子能加快锚定在夹层/隔膜上的多硫化物的转化，提高电化学反应动力学，使电池在0oC和50oC下也能有效的工作。
报告题目3：MXene材料驱动性能研究
报 告 人：高宇
单 位：吉林大学
个人简介：高宇，吉林大学物理学院副教授，博士生导师。博士毕业后加入新型电池物理与技术教育部重点实验室，并留校任教。团队在电化学储能材料制备、物理性能和电化学性能表征等方面已经得到了一些有价值的研究成果。参与完成了多项国家、省部级科研项目以及企业项目。团队在新型二维储能材料方向取得了一定进展，在电极材料的理论设计、制备合成、以及表征分析等方面积累了丰富的研究经验；至今共发表了包括Adv.Energy Mater.、Adv.Funct.Mater.、Energy Storage Mater.、ACS Energy Lett.等国际知名杂志在内的SCI论文60余篇，申请发明专利6项。
报告摘要：随着柔性机器人、人工肌肉和智能可穿戴纺织品等领域的发展，柔性驱动器受到了越来越多的关注。MXene (Mn + 1XnTx)材料是一种新型的二维过渡金属碳/氮化物，由前驱体相MAX经过化学刻蚀A层得到(其中，M为早期过渡金属，X代表碳和/或氮，Tx代表表面官能团)。其多变的组成，良好的电导性，独特的二维层状结构及亲水表面使之在诸多领域有着广阔的应用前景。本报告以二维材料MXene为研究对象，介绍MXene基柔性驱动器的类型、致动原理、性能及其相关应用研究进展，并对MXene基柔性驱动器在未来的发展方向进行了展望。
报告题目4：新型高能量/高功率密度动力电池的量化设计与精准加工
报 告 人：田瑞源
单 位：吉林大学
个人简介：田瑞源，博士生导师，于2021年10月加入吉林大学物理学院、新型电池物理与技术教育部重点实验室，被聘为副教授。分别于2008年、2015年毕业于吉林大学物理学院、中国科学院国家纳米科学中心凝聚态物理专业，获理学学士学位、理学博士学位。于2015年9月加入世界顶级电池专家、以色列巴伊兰大学Doron Aurbach教授课题组从事博士后研究工作。并于2016年10月加入爱尔兰都柏林圣三一学院物理学院院长Jonathan Coleman教授团队，担任项目小组负责人。同时（2016-2021）也是爱尔兰国家纳米科学中心与爱尔兰Nokia-bell实验室的工业能源合作项目“AMBER-Nokia Li-ion Battery”电池项目，以及欧盟“ERC Graphene Flagship Project”石墨烯项目的科研骨干。长期致力于长寿命、高能量密度和高功率动力电池的研究工作，及其中基本物理问题的研究。研究方向主要包括：动力电池性能的物理模型构建；超厚复合电极膜的量化设计、精准加工和物理性质，及其在高能量、高功率动力电池中的应用；电池中的基本物理问题与电池性能、寿命的构效关系；全固态、低温电池中的离子传输、电子传导等基本物理问题研究。目前已在国际知名SCI期刊发表论文20余篇，其中包括Nature Energy, Nature Commun.,Adv. Energy Mater.,ACS Nano, ACS Appl.Mater.&Interfaces,ACS Appl.Energy Mater.,J.Power Sources,2D Mater.,ACS Appl.Electron. Mater.同时也是Nature Commun., Energy Storage Mater.,npj 2D Mater.Appl.等期刊的独立审稿人。其研究成果被Wiley旗下Advanced Science News，以及爱尔兰The Irish Times等媒体亮点报道。
报告摘要：随着化石燃料能源的枯竭和环境污染的日益严重，世界各国对低碳、绿色环保的需求越来越迫切，清洁能源的发展已成为世界大势。新型电化学储能技术是开发清洁能源、实现智能电网和发展电动汽车的核心技术，也是国家优化能源结构、建设绿色丝绸之路、构建绿色金融正向激励体系等战略布局的关键所在。其中，高能量/高功率密度二次电池是最为重要的组成部分，决定了储能技术的应用前景。如何设计和制造高能量密度二次电池，是目前凝聚态物理、材料物理和材料制造工程领域中的焦点问题。我们通过理论建模与计算模拟相结合，围绕新型高能量和高功率动力电池，特别是电极膜的量化设计和精准制造，开展了系统的结构设计和物性优化研究，提出了“容量-倍率”物理模型公式，将电极膜、电解液的物理性质与电池的倍率性能联系起来，解决了高能量和高功率电池电极膜的系统性结构设计难题，提出了一系列影响电池倍率性能的理论物理机制，设计并制造了若干高能量和高功率的超厚复合电极膜。同时，通过对大量倍率性能数据进行量化分析,发现二维材料平均比非二维材料的差40倍，随后针对限制性参数，围绕磷化锡负极的性能优化,对电极膜进行量化设计和精准制造,实现高能量和高功率全电池（1000 Wh/L）。
