燕山大学材料学院亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室黄建宇

hengqiang

黄建宇教授简历
燕山大学教授，博士师生导师。1996年博士毕业于中科院金属研究所；1996年至1999年间，于日本国家无机材料研究所、日本大阪大学先后任职；1999年至2001年间，于美国洛斯阿拉莫斯国家实验室做博士后；2002年至2012年间，于美国波斯顿学院、美国桑迪亚国家实验室纳米科技综合中心先后做研究员，2012年至今，于燕山大学亚稳态制备技术与科学国家重点实验室做教授。一直以来以电子显微镜为主要研究手段，从事纳米科学与能源科学研究工作20多年，主要研究方向有：纳米力学；纳米电池；热/热电材料；发光材料等。研究成果在《Nature》、《Science》、《Physical Review Letters》、《Nature Nanotechnology》、《Nature Communications》、《Nature Methods》、《PNAS》、《Nano Letters》等国际顶刊杂志上发表，共发表论文204篇，h因子为67，总引用次数超过15000次，在各种专业学术会议上发表特邀报告80多次。其在纳米力学行为和纳米电源方面的研究成果得到世界同行专家的一致认同，受到《纽约时报》等大众媒体的关注。

liangyu

题   目:     锂电池电化学反应机理原位电镜研究   
讲座人:     黄建宇教授
               博士生导师、燕山大学   
时间:     2018 年 10 月 26 日 （周五） 14:00~15:30   
地点:     厦门大学卢嘉锡楼 202 报告厅   
嘉宾介绍：
      燕山大学教授，博士生导师。一直以来以电子显微镜为主要研究手段， 从事纳米力学与能源科学研究工作 20 多年， 主持或者共同主持美国能源部和自然科学基金等项目 12 项。任亚太膜学会常务理事、 RSC Advances 副主编。 2014 和 2015 年连续两年入选 Elsevier中国高被引学者“化学工程”领域榜单。   

jianeite

钠硫电池因具有钠硫资源丰富、无毒环保和低成本等优点而越来越受到人们的关注。高温钠硫电池在功率和能量密度、温度稳定性、充放电循环效率等方面具有明显优势，超出了电网储能应用的规模和成本要求。目前商用高温钠硫电池由于多硫化物的形成，其放电容量仅达到理论容量的三分之一，由于多硫化物直接成像技术难度大，对这一问题的了解有限。
      燕山大学黄建宇教授团队结合原位透射电镜及微机电系统加热装置等技术，构筑了热-电-化学多场耦合的原位电镜测试平台。基于该平台利用填充于中空碳纳米管的硫为正极，金属钠为负极，钠表面自然生成的钠氧化物作为电解质，组装了高温钠硫纳米电池，研究硫正极的高温充放电机理。实时揭示了循环过程中瞬态多硫化物的形成和演化过程。硫在放电时转化为长链多硫化物、短链多硫化物，最后转化为液态Na2Sx或其与多硫化物的混合物，在高温充电时该过程是可逆的。研究发现在高温下，硫正极的充放电可逆性得到显著改善，但是硫正极会对碳材料产生严重腐蚀。论文还通过在硫正极中引入纳米空隙来缓冲大体积变化，从而保持了电子通道和离子通道的完整性，减少了Na+的扩散距离，在300℃时，硫阴极完全放电生成为Na2S，而不是传统认为的Na2S2。这一研究结果阐明了高温钠硫电池未能发挥理论容量的原因可能为Na2S2中间产物低的离子和电子电导。原位研究不仅为多硫化物电化学提供了新的认识，而且为提高高温钠硫电池的容量和循环性以及在电网存能应用中的性能提供重要的科学依据。所以，原位透射电子显微镜与微机电系统加热装置是探索固态钠硫电池电化学反应机理的一个非常有效的工具，在本研究方向有广阔的应用前景。


论文信息：
In Situ TEM Studies of Sodium Polysulfides Electrochemistry in High Temperature Na-S Nanobatteries
Yanshuai Li, Yongfu Tang*, Xiaomei Li, Wei Tu, Liqiang Zhang*, Jianyu Huang*
Small
DOI: 10.1002/smll.202100846
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.202100846