河南大学材料学院、特种功能材料教育部重点实验室举办的河南大学110周年学术系列活动--“先进材料中原论坛-能源材料化学”报告会于2022年8月6日成功举行。会议由河南大学材料学院赵勇教授和时新建教授主持,采取线上模式(腾讯会议)进行。
此次学术论坛共聚集了国内能源材料和能源化学领域的6位著名学者。他们分别是上海交通大学陈立桅教授、东南大学吴宇平教授、清华大学张强教授、南开大学程方益教授、中科院化学所胡劲松研究员、中科院长春应化所徐维林研究员,均为基金委杰出青年基金获得者。论坛采取线上学术报告模式,河南大学材料学院和相关学院/实验室的老师学生及国内相关领域研究者逾百人参加了学术论坛。与会师生认真聆听报告,并踊跃发言交流,共同探讨了能源材料化学领域的发展及学术问题。
白锋教授首先简单地介绍了河南大学和材料学院的发展历程,并对与会专家表达了诚挚感谢,“能源材料化学”论坛拉开了序幕。
论坛线上报告会场及部分专家报告截图
8月6日上午上海交通大学陈立桅教授以《面向固态电池的材料创新》为题作了此次论坛的首场报告。固态锂电池具有比传统锂离子电池高的理论能量密度,且本质上更安全,是极具发展前景的下一代电池,但同时也给电池材料研发提出了更高的挑战。例如,固态电解质电导率通常比液态电解质低,且固态电解质和电极之间的固-固接触界面通常较差,还常伴随着不良副反应。发展固态电池首先需要构建全电池的离子导电通路,主要包括研发高面电导率的电解质,与之相适配的正负极材料,并理解和调控电极/电解质界面。在该报告中陈教授详细介绍了他们团队研发的高面电导复合固态电解质、界面胶水、可溶性正极电解质和高性能固态锂金属电池等工作。最后,陈立桅老师指出目前工作人员在向全固态电池努力的过程中,各种材料的综合性能如何进一步优化,以及与现有工艺的兼容性和器件集成的可行性,是值得关注的重点。
东南大学吴宇平教授作了《高安全能源储存系统的研究与设计》报告,吴宇平教授从锂离子电池诞生、发展及存在的基本挑战讲起,阐释了双碳战略目标的提出对储能领域的更高要求。随着科学与社会的发展,人们对于电化学储能设备的需求日益增长,但有机电解液易燃易爆的安全问题也逐渐严峻,引起了大家的广泛关注。本报告中吴教授从电化学储能体系的诞生出发,讲述锂电池的来由、当前及今后电化学储能体系的发展,并讲述在该领域“创新创业”将大有可为。随后吴教授简要介绍了团队在锂离子电池的高安全隔膜方面的系列进展,着重说明了新型无孔隔膜对锂枝晶的抑制作用,及如何提升电池系统的安全性能。此外,吴教授报告还对锂离子电池的研究现状特别是锂离子电池的安全问题进行深入的分析,讲解了电化学储能体系的优缺点,以及电解质隔膜和水系电池的研发及应用。
清华大学张强教授以《锂电池中的锂键化学新进展》为题作了报告。报告中张教授首先介绍了从与氢键对比的角度介绍了锂键的发展历史,然后总结了锂键与锂电池的发展简史。随后张教授分别介绍了锂键模型在在锂硫电池和其他锂金属电池中的应用与研究,分模块展开介绍了电解液中的锂键化学,锂负极中的锂键化学的研究情况,并强调了运用新的研究技术,例如高通量先进表征的集成与智能化、机器学习算法的深度耦合、高通量计算平台等,通过数据驱动发展锂电池中的锂键理论。
南开大学程方益教授作了题为《高比能锂电池正极材料》的报告。锂离子电池在电动汽车和电化学储能应用占据主导地位,未来电动交通(汽车、船舶、无人机)对续航里程提出了更高要求,发展高比能电极材料是重要方向。正极材料是构筑高比能锂离子电池的瓶颈之一,改善正极材料性能是提高锂离子电池能量密度的关键。程教授在报告中从材料制备、构效规律、改性策略等方面讨论高电压镍锰尖晶石、高容量超高镍氧化物、富锂锰基层状氧化物三类代表性正极材料存在的挑战与研究进展。针对富锂锰基材料在脱嵌锂报告对高比能锂离子电池正极材料的结构设计、性能优化及机理探究具有重要的指导作用。
中国科学院化学研究所胡劲松教授作了题为《双碳目标下氢能电催化技术的机遇与挑战》的报告。双碳背景下利用可再生清洁能源规模化获取氢气是未来氢能经济发展的基石。胡教授首先通过一系列数据向参会师生阐明了为何要发展电解水制氢技术以及目前电解水制氢的难关,再讲述了一系列碱性与酸性析氢电催化剂的研究实例,探讨低成本、高效、可稳定高负荷工作的非贵金属电解水制氢催化剂,以及非贵金属燃料电池电催化剂的设计与构筑,展望目前存在的挑战与未来可能的发展方向。
中科院长春应用化学研究所的徐维林教授作了题为《能源化学过程相关基础与应用研究》的报告,在报告中徐教授介绍了其研究团队在能源化学过程相关的基础与应用两方面的最新研究进展。在基础研究方面, 主要介绍在单分子单粒子水平的纳米催化研究中揭示的一系列用常规催化方法无法获得的全新催化信息, 包括单纳米粒子水平的催化动力学信息和热力学信息,比如表面不同类型原子的催化特性以及单纳米粒子表面活性模式时空上的动态变化等;在应用研究方面,主要介绍为能源器件燃料电池开发的几种高性能、低成本的可代替常规铂基催化剂的新型功能材料。以上这些工作将有助于实现高效催化材料的理性设计和制备。
此次系列论坛为能源材料和能源化学及相关专业搭建了高质量的交流和合作的平台,以增强学术交流,开阔学术视野为目的,服务于交叉学科与学科群建设,使我校青年师生获得更广阔的思考角度与具备创新意识的研究思路。报告结束后,赵勇教授代表论坛主办方再次感谢六位报告人的精彩报告,正值河南大学110周年校庆之际,欢迎大家疫情散去后再来河南大学指导与交流。