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徐林，武漢理工大學(xué)材料復(fù)合新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授，博士生導(dǎo)師，入選國(guó)家級(jí)高層次青年人才項(xiàng)目。2013年在武漢理工大學(xué)獲博士學(xué)位，隨后在美國(guó)哈佛大學(xué)（2013-2016）和新加坡南洋理工大學(xué)（2016-2017）從事博士后研究。主要從事納米儲(chǔ)能材料與器件研究，包括固態(tài)電池、水系電池等高安全電池體系，重點(diǎn)圍繞納米材料界面的設(shè)計(jì)構(gòu)筑、原位表征及電化學(xué)性能。在Nature Nanotech., Nature Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater., Nano Lett., Chem, Joule等國(guó)際學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文100余篇。曾獲得國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)、教育部自然科學(xué)一等獎(jiǎng)、湖北省自然科學(xué)一等獎(jiǎng)等科技獎(jiǎng)勵(lì)。
徐林教授的“納米線”之路
2004年，徐林考入武漢理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，源于對(duì)自然科學(xué)探索的熱愛，本科時(shí)徐林便自告奮勇，跟著導(dǎo)師進(jìn)實(shí)驗(yàn)室做項(xiàng)目，研究一種鋰離子電池正極材料——磷酸鐵鋰。
2008年，徐林依舊選擇在武漢理工大學(xué)進(jìn)行研究生學(xué)習(xí)，主要研究釩系納米線鋰離子電池正極材料。當(dāng)時(shí)國(guó)際上普遍認(rèn)為把電極材料納米顆粒的尺寸做得越小越好。但徐林在電池的制備過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，納米材料顆粒越小，越容易產(chǎn)生團(tuán)聚，反而會(huì)阻礙電池性能。用一個(gè)形象的比喻，就像灰塵和石塊，雖然一�；覊m的體積比一個(gè)石塊要小，但灰塵更容易聚集，這對(duì)電池的性能影響非常大。
在和導(dǎo)師討論后，徐林首次提出分級(jí)結(jié)構(gòu)的超長(zhǎng)釩系納米線電池，把納米短棒連成納米線，利用線的作用力抑制納米材料團(tuán)聚，大幅提升了電池的容量和循環(huán)穩(wěn)定性。徐林團(tuán)隊(duì)在這個(gè)思路下研發(fā)的二次電池，可以實(shí)現(xiàn)10000次穩(wěn)定循環(huán)，大大領(lǐng)先于當(dāng)時(shí)的行業(yè)水平。提出的“分級(jí)納米線電池”原創(chuàng)思想，引領(lǐng)了這個(gè)方向近10年的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外多名院士對(duì)該工作進(jìn)行了引用和高度評(píng)價(jià)。
2010年，徐林進(jìn)入博士階段的學(xué)習(xí)。他在實(shí)驗(yàn)中注意到，電池在使用過(guò)后容量會(huì)不斷衰減，但因?yàn)殡姵貎?nèi)部的運(yùn)行機(jī)制無(wú)法直接觀察，導(dǎo)致容量衰減問(wèn)題長(zhǎng)期得不到解決。傳統(tǒng)的研究方法需將運(yùn)行中的電池拆開，再放到電子顯微鏡下觀察，但這種方法易受外界水、氧等干擾無(wú)法原位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池真實(shí)狀態(tài)。
為了解決這一難題，徐林和導(dǎo)師麥立強(qiáng)教授共同設(shè)計(jì)構(gòu)筑了國(guó)際上第一個(gè)單根納米線電化學(xué)儲(chǔ)能器件，創(chuàng)立了電學(xué)、電化學(xué)、光譜學(xué)、顯微學(xué)多場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的平臺(tái)，克服了常規(guī)測(cè)試系統(tǒng)信號(hào)弱、采集的信號(hào)難以解析的難題。該成果被國(guó)內(nèi)外60多個(gè)科研機(jī)構(gòu)引用、證實(shí)并廣泛采用，被德國(guó)工程院院士 Schmidt 評(píng)價(jià)“芯片上的單根納米線是一種獨(dú)特的材料和診斷工具”，諾貝爾獎(jiǎng)得主朱棣文評(píng)價(jià)該成果“實(shí)時(shí)地提供了更可靠的信息”。
徐林團(tuán)隊(duì)提出的“分級(jí)納米線電池”和“單根納米線電池”的原創(chuàng)性成果獲得2019年國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)，受到國(guó)內(nèi)外同行的廣泛認(rèn)可和推廣。
納米線固態(tài)電池
納米即毫微米，其直徑僅為頭發(fā)絲的萬(wàn)分之一。用納米材料制作的成品，其外觀看起來(lái)如同一堆粉末，但在電子顯微鏡下放大一百萬(wàn)倍，就能看到一根根細(xì)線狀的材料排列在一起。
納米線作為一種典型的一維納米結(jié)構(gòu)材料，具有連續(xù)的功能表界面和離子傳輸通道，是對(duì)電解質(zhì)改性的理想材料�；诩{米線的一維結(jié)構(gòu)特征開展對(duì)微納尺度界面的系統(tǒng)研究，有利于從微觀角度深入理解界面的物理、化學(xué)性質(zhì)及其演變規(guī)律。
徐林教授從事的納米材料固態(tài)電池研究，可以弄清楚電池容量衰減的規(guī)律，并將其規(guī)律應(yīng)用于電池的生產(chǎn)中，減緩電池衰減，延長(zhǎng)電池使用壽命。同時(shí)，相比液態(tài)電池，納米線固態(tài)電池的安全性更高。
“已有多家鋰電池企業(yè)用到了我們的技術(shù)�！毙炝衷诓稍L中表示，手機(jī)和汽車安裝上這些電池之后，不需要頻繁充電，就能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間待機(jī)，而且安全性更高，降低了電池爆炸起火等安全性事故。
面對(duì)世界科技前沿，面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)和國(guó)家重大需求，徐林在納米儲(chǔ)能這條賽道上持續(xù)發(fā)力，成功制成了直徑僅為1納米的納米線固態(tài)鋰電池復(fù)合材料。這種超細(xì)納米線相較之前的納米材料，柔韌性更好，能讓固態(tài)電池的界面更加穩(wěn)定。
主要研究?jī)?nèi)容
徐林團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)開展了納米線固態(tài)電池及界面的設(shè)計(jì)構(gòu)筑、原位表征、界面電子/離子輸運(yùn)機(jī)理及其關(guān)鍵材料的合成。具體包括以下內(nèi)容：
（1）通過(guò)納米線的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)離子輸運(yùn)進(jìn)行調(diào)控，構(gòu)筑電解質(zhì)中的連續(xù)離子輸運(yùn)通道，發(fā)現(xiàn)納米線可以有效消除聚合物電解質(zhì)在固化過(guò)程中的應(yīng)力和變形，同時(shí)規(guī)則排列的無(wú)機(jī)納米線/有機(jī)聚合物界面為鋰離子的快速-高效傳導(dǎo)提供傳輸路徑。
（2）利用納米線的柔性，設(shè)計(jì)構(gòu)筑電極-電解質(zhì)界面柔性接觸，為離子輸運(yùn)提供貫穿電解質(zhì)和電解質(zhì)/電極界面的三維通道，證實(shí)了納米線對(duì)聚合物電解質(zhì)中離子輸運(yùn)的調(diào)控機(jī)制。
（3）基于上述研究，打破傳統(tǒng)電池設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)構(gòu)筑基于芯片的單根納米線電池，實(shí)現(xiàn)了電輸運(yùn)性能的原位檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)電子遷移和離子擴(kuò)散通道受阻是導(dǎo)致電池容量衰減的本質(zhì)。
參考來(lái)源：
持續(xù)發(fā)力！徐林研制出超細(xì)納米線電解質(zhì)材料.武漢理工大學(xué)
青年世界說(shuō)|聽徐林、吉成霖、張金強(qiáng)講述青年心語(yǔ).武漢理工大學(xué)
武漢理工大學(xué)徐林教授AFM：陽(yáng)離子骨架納米線增強(qiáng)固態(tài)電解質(zhì)離子輸運(yùn).能源學(xué)人
徐林：柔性固態(tài)電池材料與器件.柔性電子及可穿戴
武漢理工大學(xué)官網(wǎng)等
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/蘇簡(jiǎn)）
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