研究方向概述
本课题组致力于先进化学电源材料与器件的研究，主要围绕高能量密度、长寿命、安全可靠的储能系统展开工作。我们通过材料设计、界面工程和系统集成等多维度研究策略，解决下一代储能技术中的关键科学问题。
低/非活性材料优化
在锂离子电池中，非活性材料（如集流体、粘结剂、导电剂等）占据了电池总重量的30%以上，严重影响了电池的能量密度。本研究方向致力于：
- 开发超薄集流体材料，减轻集流体重量
- 设计多功能粘结剂，减少粘结剂用量
- 构建三维导电网络，降低导电剂比例
- 优化电池结构设计，提高活性物质占比
研究亮点
通过上述策略，我们已成功将电池中非活性材料比例降低至20%以下，显著提升了电池的体积能量密度和质量能量密度。相关成果已发表在《Advanced Materials》和《Energy & Environmental Science》等国际顶级期刊。
高能量密度电极材料
高能量密度是下一代储能系统的核心需求。本研究方向聚焦于开发新型高容量电极材料，主要包括：
- 硅基负极材料：通过纳米结构设计和表面包覆，解决硅材料体积膨胀问题
- 高镍正极材料：通过掺杂和表面修饰，提高高镍材料的循环稳定性
- 富钠正极材料：开发新型富钠层状氧化物材料，提升钠离子电池能量密度
- 有机电极材料：设计可持续的有机电极材料，实现绿色储能
研究亮点
我们开发的硅碳复合材料在0.5C下循环500次后仍保持85%以上的容量保持率；高镍NCM811材料通过表面包覆LiNbO3，显著提升了高温循环性能。这些成果为高能量密度电池的实用化提供了重要支撑。
固态电解质材料
固态电解质是解决传统液态电解质安全问题的关键。本研究方向专注于：
- 硫化物固态电解质：开发高离子导率的硫化物电解质材料
- 氧化物固态电解质：设计稳定的氧化物电解质薄膜
- 聚合物固态电解质：制备柔性的聚合物电解质体系
- 界面工程：解决电极/电解质界面接触和稳定性问题
研究亮点
我们开发的Li6PS5Cl硫化物电解质室温离子导率达到10-3 S/cm，与液态电解质相当；通过界面层设计，全固态电池在1C下循环1000次后容量保持率超过80%。相关成果发表在《Nature Energy》和《Joule》等期刊。
电池系统集成与优化
从系统层面优化电池设计，提升电池组的整体性能和安全性。本研究方向包括：
- 电池管理系统（BMS）：开发智能BMS算法，提高电池组一致性和寿命
- 热管理系统：设计高效的热管理结构，确保电池工作在最佳温度范围
- 电池成组技术：优化电池模组和电池包结构设计，提高系统集成效率
- 安全防护技术：开发电池热失控预警和抑制技术
研究亮点
我们开发的新型热管理系统可将电池组温差控制在3°C以内；基于深度学习的BMS算法可提前30分钟预测电池热失控风险。这些技术已应用于多个示范项目，为储能系统的安全运行提供了保障。
研究设施
惰性气氛手套箱
多台MBraun手套箱，水氧含量低于0.1 ppm，满足敏感材料的制备和表征需求。
电池测试系统
多通道电池测试系统，支持高精度充放电测试和循环寿命评估。
材料表征设备
SEM、TEM、XRD、XPS等先进材料表征设备，支持材料的微观结构和化学成分分析。
电化学工作站
多台高性能电化学工作站，支持循环伏安、交流阻抗等多种电化学测试。
合作与交流
本课题组与国内外多所高校和研究机构保持密切合作，包括：
我们欢迎国内外同行开展合作研究，共同推动能源材料领域的发展。如有合作意向，请通过邮件与我们联系。