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尉海军教授学术报告回顾(20190929)
发布时间:2020-03-14



2019年9月27日- 9月28日,北京工业大学尉海军教授应邀到访中科院物理所长三角研究中心(简称“中心”)和天目湖先进储能技术研究院(简称“研究院”)进行学术交流。

27日下午,尉海军教授首先参观了研究院测试分析中心、失效分析中心工艺工程中心及硫化物固态电池实验室。随后,尉海军教授在中心作了题为先进晶畴材料专题报告此次报告为“长三角物理研究中心国际学术交流论坛”暨“天目湖物理科学讲坛”系列报告之一。该系列报告旨在邀请电化学领域知名专家到访溧阳,与中心、研究院、天目先导、中科海钠及其他企事业单位的博士、硕士、工程师及相关研发人员一起共同探讨学术研究成果、促进交流;进一步提升溧阳在储能领域的影响力及竞争力。

 此次报告尉海军教授以二次电池正极材料重点以富锂锰基材料为例为研究对象梳理了其团队十余年的研究成果。研究发现具有相同XRD图谱的几种材料表现出不同的充放电行为,是由于材料的局域结构不同所致这一观点通过具有原子分辨率的扫描透射电镜等实验手段观察得以证实,由此创新性地提出晶畴电池材料的概念,并对其作出了严格的定义。然后从晶畴解析、晶畴演化、晶畴反应机制、晶畴设计与调控、以及晶畴构效关系五个方面逐步深入展开。

首先,在晶畴解析方面,分别对表面、体相进行解析可以得出在富锂锰基材料中,存在Li2MnO3LiTMO2晶畴随机分布的结构。解析出材料晶畴结构后,随着材料状态的变化,进一步探讨晶畴演化机理尉海军教授温度驱动演化、锂驱动演化以及平均与局域结构演化三方面进行结构演化分析,总结出富锂锰基材料在不同条件下颗粒表面和体相的晶畴演化规律,并结合计算对比了Ni、Co、Mn三种过渡金属元素的迁移势垒。进一步地,推演出晶畴反应机制,建立富锂锰基材料双晶畴反应相图。在此基础上,进一步指导电极材料中晶畴的设计与调控。最后,对晶畴构效关系进行了简述。在对晶畴电池材料的总结中,尉海军教授指出:1)畴结构调控晶畴电池材料的相关研究时间较短,但从研究的思维习惯和方法方面都有许多创新,从最初的结构-组分-性能过渡到功能基元-序构-性能提升会有很多新概念、新思想和创新性成果出现;2)晶畴电池材料的研究需要掌握多种研究方法来实现,且需要寻找可以快速表征和分析晶畴材料的新方法;3)目前关于晶畴电池材料的畴结构形成过程和分布还缺乏理论上的深入认识,也缺乏原位观察畴结构形成和演化的方法,需要开展的工作还非常多。

此外,尉海军教授还介绍了团队在材料产业化方面的成果,并透露了团队在聚合物固态电解质、Si负极、Ti基新型负极方面的研究进展。在聚合物电解质方面最近开发出一种室温离子电导率高达10-3 S/cm、电压稳定窗口上限达4.5 V的新型聚合物固体电解质。


尉海军教授简介2007年东北大学博士毕业,之后在北京有色金属研究总院(2007-2010)和日本国立产业技术综合研究所(2010-2015)从事电池相关科研工作,2015年起在北京工业大学工作。主持和作为骨干正在承担和完成了10余项国家级项目,涉及先进电池材料、电池系统以及电动车应用等领域,组织并协调完成了北京奥运会和北京市为期一年的2辆燃料电池新能源客车运营项目,获中国材料研究学会科学技术二等奖1项和北京青年五四奖章,获中组部和国家自然基金委优秀青年基金资助,在Angew. Chem. Int. Ed.、J. Am. Chem. Soc.、Energy & Environ. Sci.等国际知名能源化学期刊上发表学术论文100余篇,申请专利40项,已授权8项。兼任国际电化学能源科学院(IAOEES)理事、中国金属学会功能材料分会委员、JMST、Rare Metals和CCL期刊编委等职。