庄全超 - 中国矿业大学 - 材料与物理学院

个人简介

庄全超，男，汉族，安徽省蒙城县人，1973年3月生，博士、副教授、硕士生导师。迄今，已指导毕业硕士研究生30余名，博士研究生9名（副导师，合作培养）。参编英文专著一部，获授权发明专利6项，曾获2018年度中国产学研合作军民融合奖、军队科技进步二等奖、国防科学技术进步四等奖、南通市科技进步二等奖各一项，已在国内外重要期刊上发表论文200余篇，其中SCI收录120余篇。教育经历： 2003.09–2007.06，厦门大学，物理化学专业，博士，导师：孙世刚教授（中科院院士）研究课题：锂离子电池电极界面特性研究 1995.08–1997.07，西北核技术研究所，放射化学专业，硕士，导师：陆兆达研究员（专业技术少将军衔）研究课题：高能无机氟化物BrF3、NaBrF4的合成及其在一次起爆燃料-空气炸药武器（FAE战斗部）中的应用 1994.09-1995.07 复旦大学，无机化学专业，研究生学员 1990.09–1994.07阜阳师范学院，化学教育专业，学士科研与学术工作经历： 2014.09-2015.09，西安大略大学孙学良课题组，机械与材料系，访问学者研究课题：钠离子电池电极界面反应机制与电解液生产工艺、品质管理研究 2009.05-2013.04，中国矿业大学机械工程博士后流动站，机械设计及理论专业，博士后出站，合作导师：方亮教授（西安交通大学）研究课题：锂离子电池电极界面反应机制的电化学阻抗谱研究 2007.09至今，中国矿业大学，材料科学与工程学院、材料与物理学院，副教授研究课题：高品质和低成本锂离子电池电解质锂盐六氟磷酸锂与电解液产业化技术、锂离子电池功能电解液添加剂（作用机制与配方）、锂离子电池失效分析（电极界面反应机制研究及其应用）和电池管理系统与快充管理技术、石墨烯基纳米复合材料、全固态锂电池电极界面反应机制研究 1997.07-2007.09，西北核技术研究所，第七、九研究室，研究实习员、助理研究员研究课题：锂离子电池电解质锂盐六氟磷酸锂和电解液的产业化技术研究与工程实施科研项目：纵向项目：（1）国家自然科学基金委员会，联合基金项目，U1730136，基于硫系固态电解质的新体系探索及其界面演变机制研究，2018.01-2020.12，79.2万元，在研，主持（2）中央高校基本科研业务费项目，2017XKQY062，钠离子电池电解液应用基础研究，2017/01-2019/12，20万元，在研，主持（3）中央高校基本科研业务费项目，2010LKHX03，基于可逆化学转化反应的新一代锂离子动力电池电极材料储锂机制研究，2010/09-2013/09，5万元，已结题，主持（4）中国矿业大学专项项目，2007A050，新型锂离子动力电池电解液，2008/01-2010/12，3万元，已结题，主持横向项目：（1）华为技术有限公司委托项目，2017320314150004（合同编号），手机锂电池应用管理技术咨询合作项目，2017/02-2017/08，42万元，已结题，主持（2）宁德时代新能源科技股份有限公司委托项目，2016320314157078（合同编号），锂离子电池功率性能改善及相关基础研究，2016/06-2018/06，45万元，已结题，主持（3）宁德新能源科技有限公司委托项目，2012320314150540（合同编号），锂离子电池寿命与功率的失效分析及相关的基础研究和技术人才培养，2012/09-2014/09，35万元，已结题，主持（4）江苏九九久科技股份有限公司委托项目，2010-3203-14-000182（合同编号），年产400吨六氟磷酸锂暨1000吨电解液技术转让，2010/03-2015/03，50万元，已结题，主持（5）东莞市杉杉电池材料有限公司委托项目，2012-3203-14-000387（合同编号），锂离子电池阻燃型电解液、凝胶电解液及离子液体的基础研究，2012/05-2013/05，15万元，已结题，主持（6）东莞市杉杉电池材料有限公司委托项目，2010-3203-14-001806（合同编号），锂离子电池电解液新产品研究开发，2010/12-2011/12，10万元，已结题，主持（7）陕西延长石油集团氟硅化工有限公司委托项目，2012320314153236（合同编号），锂离子电池电解液的电化学性能测试与表征，2012/11-2013/02，10万元，已结题，主持（8）江苏福瑞士新能源有限公司委托项目，2010-3203-14-000694（合同编号），锂动力电池磷酸铁锂电极配方及其与电解液、石墨负极的匹配性研究、开发，2010/07-2011/01，6万元，已结题，主持（9）上海中能自动化有限公司委托项目，2012-3203-14-000131（合同编号），锂离子动力电池磷酸铁锂正极材料的研究、开发，2012/03-2013/03，6万元，已结题，主持二、出版专著和教材 Quan-ChaoZhuang, Xiang-yun Qiu,Shou-Dong Xu,YIng-huai Qiang and Shi-Gang Sun. Chapter 8: Diagnosis of Electrochemical Impedance Spectroscopy in Lithium-Ion Batteries, In Lithium Ion Batteries -New Development, InTech, 2012, ISBN: 978-653-307-900-4 三、科研创新（代表性授权发明专利） (1) 田雷雷，庄全超，李佳，吴超，强颖怀，石墨烯负载Cu-CuxO复合材料及其制备方法，2012.1.11-2031.9.7，中国，201110276530.5。 (2) 吴超，田雷雷，李佳，徐守冬，邱祥云，庄全超，蒋荣立，史月丽，一种米粒状-三氧化二铁的制备方法和应用，2011.11.30-2031.5.9，中国，201110128103.2。 (3) 庄全超，周新基，秦银平，朱建军，郑晓兵，六氟磷酸锂的纯化专用装置，2011.9.21-2021.3.8，中国，CN201120058049.4。 (4) 吴超，田雷雷，李佳，徐守冬，邱祥云，庄全超，史月丽，一种锂离子电池负极材料碳包覆三氧化二铁的制备方法，2011.10.5-2031.4.26，中国，CN201110113247.0。 (5) 庄全超，周新基，秦银平，朱建军，郑晓兵，六氟磷酸锂的纯化方法及其专用装置，2011.9.14-2031.3.8，中国，CN201110054549.5。 (6) 田雷雷，庄全超，吴超，李佳，石墨烯基纳米铁氧化物复合材料及其制备方法，2011.7.20-2031.1.15，中国，CN201110024990.9。 (7) 庄全超，周新基，秦银平，朱建军，郑晓兵，高纯度五氟化磷的制备工艺，2010.9.29-2030.6.8，中国，CN201010195361.8。 (8) 庄全超，周新基，秦银平，朱建军，郑晓兵，制备高纯度五氟化磷的螺旋搅拌反应炉，2011.1.19-2020.6.8，中国，CN201020219310.X。学术成果综述：一、锂离子电池电解液方面的工作开发了高品质、低成本六氟磷酸锂产业化生产技术，2010年转让江苏九九久科技股份有限公司（2017年变更为江苏必康制药股份有限公司全资子公司），2016年该项目实现净利润近4亿元人民币；在系统研究了电解液中杂质如甲醇、LiCl、LiF等对电池性能影响的作用机制及其脱出方法的基础上[高等学校化学学报 26, 2073 (2005)；化学学报 74, 833 (2016)]，开发了在不增加成本的条件下将电解液水和酸的含量稳定控制在5ppm以下的锂离子电池电解液产业化生产技术，2017年转让安徽兆达新能源科技有限公司；提出抗氧化添加剂如特丁基对苯二酚、茶多酚等用作锂离子电池电解液反应型添加剂[RSC Adv. 6, 42885 (2016); Ionics 24, 1919 (2018)]；系统地研究了锂离子电池电解液功能添加剂碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸亚乙烯酯、硫酸酯和亚硫酸酯等的作用机制与配方，发现硫酸乙烯酯与甲烷二磺酸亚甲酯联合应用能够有效改善三元正极材料的循环性能（常温下100周循环几乎不发生衰减）[J. Power Sources 222, 177 (2013); J. Inorg. Organomet. Polym. 28, 731 (2018)]。二、电极界面反应机制及其工程化应用方面的工作发展了涵盖活性材料颗粒粒度分布、电极厚度非均匀性和多层结构等因素的多孔电极阻抗模型[J. Phys. Chem. C 115, 9210 (2011)]和提出了综合考虑了电子、离子输运机制和电荷传递过程的嵌锂过程物理机制的模型[J. Phys. Chem. C 114, 8614 (2010)]；从理论上系统地推导了与锂离子嵌脱过程相关的动力学参数，如电荷传递电阻、活性材料的电子电阻以及锂离子扩散迁移通过固体电解质相界面膜(SEI 膜) 的电阻等，对电极极化电位和温度的依赖关系，相关研究结果应邀于2010年和最近在《化学进展》上两次撰写主题为锂离子电池的电化学阻抗谱分析(续)的综述性文章[化学进展,22, 1044 (2010); 化学进展, in press (2020) ](其中2010年的那篇已被SCI他引86次)和图书专章（Chapter 8: Diagnosis of Electrochemical Impedance Spectroscopy in Lithium-Ion Batteries, In Lithium Ion Batteries -New Development, InTech,2012, ISBN: 978-653-307-900-4）。藉此，系统解析了尖晶石LiMn2O4、LiCoO2、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、LiFePO4、尖晶石Li4Ti5O12等电极材料的阻抗谱特征，指出电子输运过程对实现电极材料高功率密度和高能量密度具有关键作用[Phys. Chem. Chem. Phys. 14, 2617 (2012)]；对于导电性较差的电极材料(如尖晶石Li4Ti5O12、二元3d过渡金属氧化物和过渡金属氟化物材料等)，电子通过活性材料与导电炭黑之间异质结界面的跃迁是锂离子电池中电子输运过程的速控步骤，活性材料与导电炭黑之间异质结界面具有肖特基接触的性质，阐明了锂离子电池中与电子输运相关的基本物理化学过程-接触阻抗和感抗产生的机制；相关研究成果被用于指导宁德新能源集团公司(CATL&ATL)锂离子电池产品功率和寿命性能的改善和华为技术有限公司手机锂电池管理系统研发，开发了新的智能充电程序，电池服役寿命提高50%以上。

研究领域

锂离子电池和特殊用途（如导弹、核武器、航天等领域）锂原电池电极界面反应机制的电化学阻抗谱研究及其工程化应用（快充技术、失效分析），锂离子电池功能电解液添加剂（作用机制与配方）研究、开发，全固态锂电池电解界面反应机制研究。

近期论文

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[1]Quan-ChaoZhuang,Xiang-yun Qiu,Shou-Dong Xu,YIng-huai Qiang and Shi-Gang Sun.Chapter 8:Diagnosis of Electrochemical Impedance Spectroscopy in Lithium-Ion Batteries,In Lithium Ion Batteries-New Development,InTech,2012,ISBN:978-653-307-900-4（学术Google被引频次:100） [2]Zhuang Quan-Chao(#)(*)，Li Jia，Tian Lei-Lei，Potassium carbonate as film forming electrolyte additive for lithium-ion batteries，Journal of Power Sources，2013，222（2）：177~183（ISI被引频次:46） [3]Zhuang Quan-Chao(#)(*),Wei Tao,Du Li-Li,Cui Yong-Li,Fang Liang,Sun Shi-Gang(*).An Electrochemical Impedance Spectroscopic Study of the Electronic and Ionic Transport Properties of Spinet LiMn2O4，The Journal of Physical Chemistry C,2010,114(18):8614~8621（ISI被引频次:204,学术Google被引频次:233） [4]庄全超(#)(*)，徐守冬，邱祥云，崔永丽，方亮，孙世刚(*).锂离子电池的电化学阻抗谱分析，化学进展，2010，22（6）：1044~1057（ISI被引频次:85） [5]Qiu Xiang-Yun(#),Zhuang Quan-Chao(*),Zhang Qian-Qian,Cao Ru,Ying Peng-Zhan,Qiang Ying-Huai,Sun Shi-Gang(*).Electrochemical and electronic properties of LiCoO2 cathode investigated by galvanostatic cycling and EIS,Physical Chemistry Chemical Physics,2011,14(8）:2617~2630（ISI被引频次:81） [6]Xu Shou-Dong(#),Zhuang Quan-Chao(*),Tian Lei-Lei,Qin Yin-Ping,Fang Liang,Sun Shi-Gang(*),Impedance Spectra of Nonhomogeneous,Multilayered Porous Composite Graphite Electrodes for Li-Ion Batteries:Experimental and Theoretical Studies,Journal of Physical Chemistry C,2011,115(18):9210~9219（ISI被引频次:64） [7]Zhao Xing(#),Zhuang Quan-Chao(*),Xu Shou-Dong,Xu Ya-Xi,Shi Yue-Li,Zhang Xin-Xi,Investigation of Cr2O3 as Anode Materials for Lithium-Ion Batteries by Electrochemical Impedance Spectroscopy，Journal of the Electrochemical Society，2015，162（7）：A1156~A1162 [8]Zhao Xing(#),Zhuang Quan-Chao(*),Wu Chao,Wu Kai,Xu Jin-Mei,Zhang Ming-Yue,Sun Xue-Liang,Impedance Studies on the Capacity Fading Mechanism of Li(Ni0.5Co0.2Mn0.3)O2 Cathode with High-Voltage and High-Temperature,Journal of the Electrochemical Society,2015,162(14):A2770~A2779 [9]Wang Shuya(#),Cui Bin(*),Zhuang Quanchao(*),Shi Yueli,Zheng Hong.Synthesis and Electrochemical Performance of Cobalt-Doped KMnF3 as Cathode Materials for Potassium Ion Batteries.Journal of the Electrochemical Society,2019,166(10):A1819-A1826 [10]庄全超(*)，武山，刘文元，陆兆达.锂离子电池有机电解液研究.电化学,2001,7(4):403-412.

学术兼职

现任中国民主促进会江苏省委员会科技专委会委员、中国民主促进会徐州市委员会教育工作委员会主任、中国民主促进会中国矿业大学委员会副主委、徐州市泉山区第八届政协委员会政协委员。曾先后挂职担任南京市浦口区桥林街道办事处副主任（2010.09-2011.09）、国家级滁州经技术开发区管委会副主任（2018.02-2020.02）。