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一、實驗室簡介:
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潔凈能源與納米材料實驗室主要研究方向為高性能鋰離子電池、鈉離子電池、鋰硫電池等關(guān)鍵電極材料的設(shè)計、合成及儲能機制。自成立以來先后承擔(dān)了國家自然科學(xué)基金、省部級科學(xué)基金等多個基金項目。實驗室擁有全套電化學(xué)測試與表征儀器,具備完善的實驗條件以進(jìn)行各類研究工作,已與德國馬普固體所,美國阿貢國家實驗室、新加坡南洋理工等國內(nèi)外大學(xué)、科研機構(gòu)建立了良好的合作交流關(guān)系。
二、學(xué)術(shù)領(lǐng)頭人:
在2020年,第十六屆中國青年科技獎揭曉,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授余彥位列其中。在二次電池領(lǐng)域深耕了近二十年,余彥的主要研究方向為一維納米材料的可控制備及應(yīng)用、高性能鋰離子電池、鈉離子電池、鋰硫電池等關(guān)鍵電極材料的設(shè)計、合成及儲能機制。她在儲能電池材料方面取得了一系列成果:提出普適性材料設(shè)計篩選策略,獲得長循環(huán)壽命的正極材料;提出多相-多尺度協(xié)同調(diào)控電極材料的導(dǎo)電性、離子傳輸效率及體積膨脹的策略,提高負(fù)極材料長循環(huán)壽命和快速充放性能。
工作經(jīng)歷:
2012-至今;教授,博導(dǎo);中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
2011-2012;副教授,碩導(dǎo);北京航空航天大學(xué)
2009-2010;洪堡學(xué)者; 德國馬普固體研究所(Max Planck Institute for Solid State Research)
2007.04-2008.07;博士后;美國佛羅里達(dá)國際大學(xué)(Florida International University)
2002.09-2006.12;博士;中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)材料系
1997.09-2001.07;學(xué)士;安徽大學(xué)應(yīng)用化學(xué)系
個人獲獎:
(1)安徽省自然科學(xué)一等獎(第一完成人,2020)
(2)英國皇家化學(xué)會會士(2018)
(3)Elsiver出版社“Materials Today Rising Star”獎(2019)
(4)Nano Research“Young Innovators Award”in Nano Energy (2019)
(5)德國Wiley出版社“Outstanding Young Researcher”(2018)
(6)中國硅酸鹽學(xué)會青年科技獎(2017)
(7)德國Wiley出版社“Small Young Innovators”獎(2017)
(8)中國化工學(xué)會侯德榜科技青年獎(2017)
另外,余彥團(tuán)隊實現(xiàn)了長循環(huán)壽命鈉離子電池安時級軟包電池,《Nature》以“Better battery with more juice”的文章對余彥的鈉離子電池相關(guān)工作做了亮點介紹。
三、課題組研究方向:
1、鋰離子電池用納米結(jié)構(gòu)電極
雖然汽車公司競相開發(fā)電動和混合動力電動汽車(HEV),但面臨的最大挑戰(zhàn)之一是找到合適的儲能系統(tǒng)。鋰離子電池(LIB)目前為各種較小的消費電子設(shè)備供電,可以理想地填補這一角色。目前,LIB需要在能量密度和功率密度方面進(jìn)一步改進(jìn),以便在電動汽車中有效使用。高性能的關(guān)鍵在于電池的電極材料。尋找更好的電極材料一直是LIB研發(fā)的最有活力的動力。為了顯著提高LIB的比容量,必須開發(fā)具有更高可逆容量的電極材料。課題組的項目是為LIB開發(fā)新型納米結(jié)構(gòu)電極(陰極和陽極)。
2、室溫鈉離子電池
基于鈉的廣泛可用性和低成本(與鋰相比),環(huán)境溫度鈉基電池具有滿足大規(guī)模電網(wǎng)儲能需求的潛力。尋找商業(yè)上可行的Na-ion電池(NIBs)需要尋找和優(yōu)化新的電極材料和電解質(zhì),以獲得更經(jīng)濟(jì),更安全和更長壽命的電池。課題組專注于NIB的各種電極的了解和合成。
在陰極,課題組開發(fā)新的合成和制造方法來制備Na3V2(PO4)3/碳復(fù)合材料。在陽極,課題組正在研究納米碳,Sn合金納米結(jié)構(gòu)。
3、一維納米結(jié)構(gòu)材料的受控合成(例如納米纖維,納米管)
一維(1D)納米結(jié)構(gòu)材料,包括納米管,納米纖維和納米線,由于其有趣的性質(zhì)和廣泛的潛在應(yīng)用而受到廣泛關(guān)注。獲得的一維納米材料的獨特性能可以導(dǎo)致在能源材料,電子,磁性和催化等各個領(lǐng)域的應(yīng)用。
課題組專注于通過各種化學(xué)氣相沉積(CVD)方法和靜電紡絲技術(shù)合成一維納米結(jié)構(gòu)材料。另外,還研究了1D納米材料的儲能性能。
4、高性能Li-S電池的開發(fā)
鋰硫電池是下一代大規(guī)模儲能應(yīng)用最具吸引力的選擇之一。然而,由于S的絕緣性質(zhì),高溶解度和多硫化物的穿梭現(xiàn)象引起的問題,導(dǎo)致庫侖效率低,活性材料利用率低,循環(huán)壽命差,從而阻礙了Li-S電池的實際應(yīng)用。
課題組參與了多孔結(jié)構(gòu)新型納米材料的開發(fā),以適應(yīng)硫磺,提高Li-S電池的性能
四、課題組的發(fā)展:
2018年5月,余彥教授蒞臨“定中大講堂”舉辦報告會,當(dāng)問及她覺得什么樣的研究工作最有價值?余彥教授說,“我個人認(rèn)為最有價值的工作分兩類:一類是具有原始創(chuàng)新的工作,也就是我們通常說的0到1的工作。另外一類即能夠切實解決實際應(yīng)用過程中面臨的問題。”
當(dāng)前,余彥團(tuán)隊已與多家公司洽談,下一步將著力推進(jìn)儲能電池的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。在余彥看來,“科技創(chuàng)新絕不僅僅是實驗室里的研究,而是要轉(zhuǎn)化為推動經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的現(xiàn)實動力,為老百姓提供更加便捷和美好的生活,這是科研人員的使命!
參考來源:
1、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)官網(wǎng)
2、頂刊動態(tài):科研女神余彥教授,4天3篇高水平論文!
3、谷粉學(xué)術(shù):美貌與實力并存!中科大教授一個月發(fā)表4篇國際權(quán)威期刊論文
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/青黎)
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