团队介绍共有核心成员11人，其中包括教授2人、副教授6人以及讲师3人，其中，国家杰青1人（柔性引进）、珠江青年人才1人（全职），五邑大学高层次人才9人，具有海（境）外留学经历人员4人。团队主要研究方向包括：固态离子学、电化学储能材料等，针对锂离子电池及新一代电池体系进行开发，致力于提高电池能量密度和安全性，基于材料化学与电化学手段，探究电池失效机制，改性和开发高安全性电极材料及电解质，探索新一代高能量密度电池。在正负极材料开发以及固态电解质电极界面优化等方面取得了一定的研究成果（见代表性成果简介）。拥有惰性手套箱、电化学工作站、红外光谱仪等科研设备，以及独特的原位差分电化学质谱、原位电化学拉曼光谱、原位电化学显微镜以及原位电化学X射线衍射等技术。成员主持国家自然科学基金青年项目/面上项目、广东省自然科学基金面上项目/区域联合基金、广东省教育厅项目、江门市工程中心及重点项目以及五邑大学高层次人才启动项目等各类项目30余项，授权专利30余项，其中包括国际专利2项（美国），成员曾在Science, Nature, Nat. Mat., Adv. Mat., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed.等高水平国际高水平期刊发表多篇论文，近三年来，以五邑大学为第一单位发表论文27篇，其中包括以五邑大学为第一单位在材料学顶级期刊Advanced Materials (IF= 32.086) 杂志上发表论文3篇。
研究领域
1. 电池材料改性及开发
基于理论模型及数据分析预测，在材料合成与复合层面，对电极材料、电解质等进行开发与改性，对浆料体系、材料复合以及界面复合等方案进行改进，以得到循环稳定的高性能电极、电解质与复合材料。同时需要考究材料在电池运行中与电解质（液）非平衡动态演化行为，解析电极|电解质（液）界面反应机制，实现工况条件下电池内部复杂多相界面的精准调控。该工作方向包括但不限于：高容量长循环正负极材料研究；多级厚电极设计与制备；材料表界面构筑；电极表面膜的离子传导研究和稳定化策略。
2.电化学界面机制以及安全性研究
基于高精度全方位联用电化学谱学技术的电极材料与电极|电解质界面分析，深入理解并详细阐述电极材料与界面在电池循环过程中的热/动力学行为与结构演化机制。可持续的电池技术创新需要全方位表征平台做支撑。单一技术表征已无法解释当前复杂工况条件下的电池工作行为。除了常规的包括部分企业研发部门已经拥有的材料和电化学表征技术以外，我们将在目前已有的特色表征手段上发展多场耦合联用技术，原位监测电池体系中电解质（液）侧的分子、电极侧的活性结构和组分动态演变，实现由原先单一暂态或平衡态到多外界因素影响的远离平衡态过程、从单一稳定电极／界面到多变界面有能量和物质输入的全体系等转变过程的检测从而提高产品的安全性和电化学性能。
3.新一代电池体系探索
锂离子电池在最近20年得到了快速的发展。但随着市场不断扩张，传统的锂离子电池等已难以满足将来电动汽车等大规模使用的电器对于大容量蓄电装置的要求。为了补充或者部分替代锂离子电池市场，挖掘和发展低成本、高比能、高安全电化学体系也是很重要的一个发展方向。例如水系锌离子电池、钾离子电池和全固态电池等因具有与锂离子电池相似的基础科学问题，为未来十年乃至二十年电池技术发展布局，抢占电池技术创新竞争高地。
突出成果介绍
1. 全固态金属锂电池界面修饰：
如图1所示，本成果对Li|Garnet界面进行优化，采用微量Na（0.5 wt%）掺杂的金属Li（记为Li*）在熔融状态下实现了与石榴石型固态电解质的浸润，并将其界面电阻自0.34 kΩ∙cm2降至0.66 Ω∙cm2，降低约三个数量级；界面具有较好的稳定性，如Li*|LLZTO|Li*对称电池可实现在0.1 mA∙cm-2的电流密度下稳定循环1250圈，在变电流测试中其最高可耐受电流密度可达1.5 mA∙cm-2；使用Li*|LLZTO与LiFePO4组成的准全固态电池Li*|LLZTO| LiFePO4能够做到稳定循环，且库伦效率>99.9%。对于界面浸润机理，我们认为Li2CO3杂质不仅分布于LLZTO的表面，同时也会因加工问题导致其分散于LLZTO的晶界间隙，无法仅通过物理打磨除去，会导致Li与LLZTO整体不浸润，而微量Na的引入，会改变Li*与Li2CO3的浸润性，并将Li2CO3从表面晶界中剥离、转移至Li*表面从而彻底除去，最终实现浸润以及低界面阻抗。为证实此机理，我们采用电化学剥离法除去Li*，以获得被浸润后的LLZTO表面，再使用深度剖析XPS技术研究Li2CO3的分布，发现被浸润后的LLZTO表面几乎无Li2CO3存在，而其内部则可探测到较多Li2CO3，FTIR表明浸润后，Li2CO3转移至Li*表面，结合DFT计算（Li*与Li2CO3间具有较负的-1.93 J∙m-2界面形成能）与Li*- Li2CO3浸润性的实验证据，使得浸润机理得到了完整的解释，也为后续研究奠定了基础。 “A High-Performance Carbonate-Free Lithium|Garnet Interface Enabled by a Trace Amount of Sodium” Adv. Mater., 32: 2000575 (2020)
图1 LLZTO|Li*的界面浸润性改善，界面形貌及Li*|LLZTO|Li*对称电池的阻抗和循环性能
2. Te-SnS2/MXene钾离子电池负极：
如图2所示，本成果通过溶剂热的方法将SnS2锚定在MXene表面，并通过Te掺杂的策略制备了一种纳米复合材料（Te-SnS2/MXene）。该材料具有强界面作用力和可调节的层间距，能有效地加速电子/离子迁移，调节体积膨胀，抑制裂纹形成，提高循环过程中的赝电容贡献。因此，Te-SnS2/MXene负极表现出高的初始放电比容量（0.2 A g−1时为732.5 mAh g−1）、优异的倍率性能（20 A g−1时为186.4 mAh g−1）、良好的长循环稳定性（10 A g−1下5000次循环后为165.8 mAh g−1，电极膨胀率仅为15.4%）。本工作为开发高性能MXene基储钾材料提供了新的设计路线，并为构建大规模的储能系统提供了新的思路。“Strongly Coupled Te-SnS2/MXene Superstructure with Self-Autoadjustable Function for Fast and Stable Potassium Ion Storage” J. Energy Chem., 61: 416-424 (2021)
图2 a）Te-SnS2/MXene的SEM图像；b）Te-SnS2/MXene和SnS2的高分辨S 2p精扫谱；c）Te-SnS2/MXene、SnS2/MXene和SnS2的GITT曲线；d）Te-SnS2/MXene在1.1 mV s-1扫速时的赝电容占比（橙色区）；e）Te-SnS2/MXene在10 A g-1下的长循环性能。
3. 高稳定性锂离子电池高镍无钴层状电极材料
锂离子电池是现代电子设备、电动汽车和储能系统的核心组件。传统的锂离子电池通常使用钴酸锂（LiCoO₂）作为正极材料，但钴资源稀缺、价格昂贵且对环境有害。因此，开发高性能且低成本的替代材料成为研究热点。本研究团队成功开发了一种高镍无钴层状电极材料，具有出色的循环稳定性和高容量。该材料化学式一般为LiNiₓM₁₋ₓO₂（其中M可以是Mg、Zr、B等元素），镍含量高于90%，完全不含钴。通过优化制备工艺，如烧结温度和时间控制，以及掺杂和表面修饰技术，显著提升了材料的电化学性能。
成果应用前景
1. 电动汽车（EV）高镍无钴层状电极材料在电动汽车领域具有以下优势：
1）提升续航里程：高能量密度电极材料能够显著提升电动汽车的续航里程，减少充电频率，满足用户长途驾驶需求。
2）降低电池成本：无钴设计降低了材料成本，进而降低电池整体成本，使电动汽车更具市场竞争力。
3）延长电池寿命：优异的循环稳定性意味着电动汽车电池可以经历更多的充放电循环，从而延长电池的使用寿命，减少更换频率和维护成本。
4）提高安全性：良好的热稳定性降低了电池过热和起火的风险，提高了车辆的安全性。
2. 大规模储能系统（ESS）
在可再生能源和电网储能系统中，高镍无钴电极材料提供了以下优势：
1)高效能量存储：高倍率性能和长循环寿命使其在风能、太阳能等不稳定的可再生能源发电中表现出色，能够高效存储和释放电能。
2)电网平衡和调频：储能系统可以在电力需求高峰期释放电能，在低谷期储存电能，帮助电网平衡负荷，提供稳定电力供应。
3)降低运营成本：材料成本的降低以及高稳定性带来的长使用寿命，减少了储能系统的整体运营和维护成本。
联系人及联系方式
联系人：刘争老师
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