厦门大学化学化工学院杨勇

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杨勇教授现任厦门大学闽江计划特聘教授，电化学科学与工程研究所所长，英国牛津大学访问科学家。曾荣获中国化学会电化学贡献奖(2017)，国际电池材料协会(IBA)技术成就奖(2014)，是国家杰出青年科学基金获得者(1999)，人事部“新世纪百千万人才工程“国家级人选(2004)，并荣获国务院政府特殊津贴(2006)，现担任国际知名电池杂志J. Power Sources (IF=6.93)主编，国际电池材料学会(IBA)理事会理事，国际锂电池会议(IMLB)执委会委员与特种化学电源国家重点实验室学术委员会委员等学术兼职，同时长期担任国家军用电池专家组的专家。


杨勇
教授、博士生导师
电话：（0592）2185753 （实验室）
传真：（0592）2185753
电子邮箱：yyang@xmu.edu.cn
课题组网站：http://chem.xmu.edu.cn/group/yangyong/index.html更新个人信息
个人简历：
学士（厦门大学，1984）
硕士（厦门大学，1987）
博士(厦门大学, 中英联合培养,1992)
英国牛津大学物理及理论化学实验室访问科学家（1997-1998）
中国化学会电化学贡献奖(2017)
国际电池材料协会（IBA）技术成就奖（2014）
J Power Sources（IF=6.33）主编(Editor)
国际电池材料协会（IBA）理事会理事
国际锂电池大会（IMLB）理事及国际学术顾问委员会委员
国家杰出青年科学基金(1999)
教育部科技进步二等奖 (1996)
教育部跨世纪优秀人才计划(1998)
新世纪百千万人才工程国家级人选(2004)
国务院政府特殊津贴(2006)。
化学与物理电源国防重点实验室/特种化学电源国家重点实验室学术委员会委员等
研究兴趣：
能源电化学，材料物理化学与表面物理化学。
近期主要代表论著：
1. C.X.Peng, G.H.Ning, J.Su, G.M.Zhong, W. Tang, B.B.Tian, C.L.Su, D.Y.Yu, L.H.Zu, J.H.Yang, M.F.Ng, Y.S.Hu, Y.Yang, M.Armand, K.O.Loh, " Reversible multi-electron redox chemsitry of π-conjugated N-containing heteroaromatic molecules-based organic cathodes"; Nature Energy, 2017, 2 17074   
2. Y. J. Shao, H. J.Yue, R. M. Qiao, J. Q. Hu, G. M. Zhong, S. Q. Wu, Matthew J. McDonald, Z. L. Gong, Z. Z.Zhu, W. L. Yang, and Y. Yang*; “Synthesis and Reaction Mechanism of Novel Fluorinated Carbon Fiber as a High-Voltage Cathode Material for Rechargeable Na Batteries”; Chem. Mater.; 2016, 28 (4), 1026-1033
3.    G. F. Ortiz*, M. C. López, Y. X. Li, M. J. McDonald, M. Cabello, J. L. Tirado & Y. Yang; “Enhancing the energy density of safer Li-ion batteries by combining high-voltage lithium cobalt fluorophosphate cathodes and nanostructured titania anodes”; Scientific Reports 6; 2016, 20656
4.    X. Han, H. X. Chen, X. Li, S. M. Lai, Y. H. Xu, C. Li, S. Y. Chen*, and Y. Yang*; “NiSix/a-Si Nanowires with Interfacial a-Ge as Anodes for High-Rate Lithium-Ion Batteries”; ACS Appl. Mater. Interfaces; 2016, 8, 673-679
5.   Q. B. Zhang, H. X. Chen, X. Han, J. J. Cai, Y. Yang*, Meilin Liu*, and Kaili Zhang*; “Graphene-Encapsulated Nanosheet-Assembled Zinc–Nickel–Cobalt Oxide Microspheres for Enhanced Lithium Storage”; ChemSusChem; 2016, 9,186-196
6. X. Han, H. X. Chen, X. Li, J. Y. Wang, C. Li, S. Y. Chen* and Y. Yang*;“Interfacial nitrogen stabilizes carbon-coated mesoporous silicon particle anodes”; J. Mater. Chem. A; 2016, 4, 434-442
7.        H. X. Chen, Q. B.Zhang, X. Han, J. J. Cai, M. L. Liu, Y. Yang* and K. L. Zhang*; “3D hierarchically porous zinc-nickel-cobalt oxide nanosheets grown on Ni foam as binder-free electrodes for electrochemical energy storage”; J. Mater. Chem. A; 2015,3, 24022-24032
8.    A.Y. Li, S.Q. Wu, Y. Yang, Z.Z. Zhu*; “Structural and electronic properties of Li-ion battery cathode material MoF3 from first-principles”; Journal of Solid State Chemistry; 2015, 227, 25–29
9.        D. W. Wang, G. M. Zhong, Y. X. Li, Z. L. Gong, M. J. McDonald, J. X. Mi, R. Q. Fu, Z. C. Shi, Y. Yang*; “Enhanced ionic conductivity of Li3.5Si0.5P0.5O4 with addition of lithium borate”; Solid State Ionics;2015, 283, 109–114
10.        D. W. Wang, G. M. Zhong, W. K. Pang, Z. P. Guo, Y. X. Li, M. J. McDonald, R. Q. Fu*, J. X. Mi, and Y. Yang*; “Toward Understanding the Lithium Transport Mechanism in Garnettype Solid Electrolytes: Li+ Ion Exchanges and Their Mobility at Octahedral/Tetrahedral Sites”; Chem. Mater.; 2015, 27, 6650−6659
11.    G. M. Zhong, J. Y. Bai, P. N. Duchesne, M. J. McDonald, Q. Li, X. Hou, J. A. Tang, Y. Wang, W. G. Zhao, Z. L. Gong, P. Zhang, R. Q. Fu and Y. Yang*; “Copper Phosphate as a Cathode Material for Rechargeable Li Batteries and Its Electrochemical Reaction Mechanism”; Chemistry of Materials; 2015, 27, 5736 - 5744
12.    Y. J. Ji, S. G. Li, G. M. Zhong, Z. R. Zhang, Y. X. Li, M. J. McDonald and Y. Yang*; “Synergistic Effects of Suberonitrile-LiBOB Binary Additives on the Electrochemical Performance of High-Voltage LiCoO2 Electrodes”; Journal of The Electrochemical Society; 2015, 162, 13, A7015-A7023
13.    S. H. Wang, Y. X. Li, J. Wu, B. Z. Zheng, M. J. McDonald and Y. Yang*; “Toward a stabilized lattice framework and surface structure of layered lithium-rich cathode materials with Ti modification”; Phys. Chem. Chem. Phys.; 2015, 17, 10151--10159
14.    H. Zou, S. D. Li, X. B. Wu, M. J. McDonald, and Y. Yang*; “Spray-Drying Synthesis of Pure Na2CoPO4F as Cathode Material for Sodium Ion Batteries”; ECS Electrochemistry Letters; 2015, 4, 6, A53-A55
15.    Y. J. Ji, Z. R. Zhang, M. Gao, Y. Li, M. J. McDonald and Y. Yang*; “Electrochemical Behavior of Suberonitrile as a High-Potential Electrolyte Additive and Co-Solvent for Li[Li0.2Mn0.56Ni0.16Co0.08]O2 Cathode Materi”; Journal of The Electrochemical Society;2015, 162,4, A774-A780

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通过稳定的电极/电解质界面实现富镍NMC阴极的高电压运行

随着用于电动车辆和大规模储能系统的高能量密度电池日益增长的需求，锂（Li）金属被认为是储能系统的理想阳极，因为它具有极高的理论比容量（3860 mA h g-1）和最低的负电化学电位（-3.040 V 相对于标准氢电极）。自二十世纪七十年代以来，可充电锂金属电池（LMBs）被认为是下一代高能量密度储能系统最有前途的候选者之一。然而，在高速条件下使用高压阴极运行LMBs仍然是一个重大挑战。

近日，美国太平洋西北国家实验室Jianming Zheng、Ji-Guang Zhang、厦门大学杨勇等人使用LiNi0.76Mn0.14Co0.10O2（NMC76）的富镍层状阴极和优化的电解质[0.6 M双（三氟甲磺酰基）酰亚胺锂+0.4 M双（草酸根）硼酸锂+0.05 M LiPF6溶解在碳酸亚乙酯中的LMB和碳酸甲乙酯（按重量计4：6）]在4.5V的高充电截止电压下表现出优异的稳定性。值得注意的是，这些Li || NMC76电池在2C/2C的高充电/放电电流速率下可以提供> 220 mAhg-1（846 W h kg-1）的高放电容量并在1000次循环后保持超过80％的容量 （1C = 200mA g-1）。这种优异的电化学性能可归因于使用优化的电解质，富含Ni的NMC76阴极材料和Li金属阳极的结构/界面稳定性大大提高。相关成果以题为“High Voltage Operation of Ni‐Rich NMC Cathodes Enabled by Stable Electrode/Electrolyte Interphases”发表在了Adv. Energy Mater.上。

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杨勇Angew.：聚阴离子型钠离子电池正极材料研究取得新进展

杨勇教授课题组长期致力于钠离子电池电极材料的基础研究。研究团队在前期锂/钠离子电池正极材料反应机理的固体核磁共振研究基础上，结合原位高能XRD技术（HEXRD）、DFT理论计算进一步研究了Na2FePO4F材料在充放电过程中的长程结构、短程局域环境及离子/电子变化，深入阐述了该材料的电化学反应机理。研究发现，材料的充电过程中存在两个两相反应，分别是Na2FePO4F→Na1.5FePO4F与Na1.5FePO4F→NaFePO4F。通过DFT计算获得了中间相Na1.5FePO4F的晶体结构，并得到了XRD精修、固体NMR实验与顺磁化学位移计算结果的支持。

Li Q, Liu Z, Zheng F, et al. Identifying the Structural Evolution of the Sodium Ion Battery Na2FePO4F Cathode[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2018.

DOI: 10.1002/anie.201805555

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201805555

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题    目：电化学能源储存体系：材料、界面与原位表征技术研究
报告人：杨勇 教授（国家杰出青年基金获得者，新世纪百千万人才工程“国家级人选，厦门大学电化学科学与工程研究所所长）
地    点：工程实验大楼244多媒体报告厅
时    间：2018年11月7日（周三）上午10:00-11:00
主持人：陈小华 教授
邀请人：材料科学与工程学院
承办人：湖南大学材料学院“天马材料研究论坛”日常工作小组

报告人简介：
杨勇教授现任厦门大学闽江计划特聘教授，电化学科学与工程研究所所长，英国牛津大学访问科学家。曾荣获中国化学会电化学贡献奖(2017)，国际电池材料协会(IBA)技术成就奖(2014)，是国家杰出青年科学基金获得者(1999)，人事部“新世纪百千万人才工程“国家级人选(2004)，并荣获国务院政府特殊津贴(2006)，现担任国际知名电池杂志J. Power Sources (IF=6.93)主编，国际电池材料学会(IBA)理事会理事，国际锂电池会议(IMLB)执委会委员与特种化学电源国家重点实验室学术委员会委员等学术兼职，同时长期担任国家军用电池专家组的专家。
研究方向：能源电化学、材料物理化学及表面物理化学

报告内容：
电化学能源储存（如锂离子电池）因其具有高效、绿色环保及其使用方便等特点在新能源领域倍受关注。例如高性能锂离子电池在消费类电子产品（如智能手机、平板电脑等）已占据领导地位，同时在（混合）电动汽车、风光电储能领域亦展现了重要的应用前景。不过锂离子电池在能量/功率密度、循环寿命、可靠性及其安全性等性能方面仍有待进一步的改进与提升。要改善现有锂离子电池的性能，则必须创新锂离子电极材料体系、提升电极材料的性能，并且借助先进的实验方法，对锂离子电池的电极反应过程进行系统深入研究，进而深刻了解影响电池电化学性能的各种因素。本讲座首先介绍锂/钠离子电池的近期研究近况，并且结合我们课题组的研究工作，从新材料、界面及其原位表征技术三个方面，介绍我们课题组在新型锂离子电池正极材料，固体电解质/功能电解液及其原位表征技术的研究进展. 其中原位技术研究包括我们依托上海同步辐射光源所开展的锂/钠离子电池电极过程电化学原位同步辐射技术研究：包括原位x-光衍射（XRD）技术, 原位x-射线吸收谱（XAS）技术以及固体核磁共振谱（ss NMR）技术研究的近期研究进展。

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学术报告：锂离子电池若干基础问题的研究
报告人： 杨勇教授（厦门大学）
报告时间：2019年3月22日（星期五）上午10点
报告地点：天南大联合楼A座二层报告厅


报告人简介：
杨 勇教授， 现任厦门大学化学系闽江计划特聘教授, 同时受聘为厦门大学化工系/能源学院双聘教授, 主要研究方向为能源电化学、材料物理化学及表面物理化学。
杨勇教授曾荣获中国化学会电化学贡献奖(2017), 国际电池材料协会( IBA)技术成就奖(2014),他亦是国家杰出青年科学基金获得者(1999)， 人事部“新世纪百千万人才工程“国家级人选(2004)， 并荣获国务院政府特殊津贴(2006)，现担任国际知名电池杂志 J. Power Sources (IF=6.93) 主编, 国际电池材料学会(IBA) 理事会理事, 国际锂电池会议(IMLB)执委会委员与特种化学电源国家重点实验室学术委员会委员等学术兼职。 杨勇教授研究团队近年来对多种新型锂离子电池材料的合成、结构演化、表面修饰及其构效关系进行深入系统研究，同时建立并运用多种原位电化学谱学技术（如电化学微分质谱、电化学同步辐射联用技术和固体核磁共振谱）对重要电极过程开展创新性研究。先后承担包括国家973、国防973、重点研发专项及其基金委重点项目在内的科研项目40余项， 同时也与国内外知名企业合作开展技术研发。主编出版"固态电化学" 专著1本(2017, 化学工业出版社),该书荣获中国石油与化工学会2018年度优秀图书一等奖。杨勇教授已在国内外学术期刊上正式发表论文300余篇, 论文引用8000余次(Google Scholar， H = 51 )。申报中国发明专利等40余项，其中已获授权28项。近5年应邀在国内外学术会议上作大会与邀请报告40余次。 培养毕业博士后/博士/硕士 70余人。 现在学博士后/博士/硕士研究生 30余人.

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厦门大学杨勇教授课题组首次报道了一种三炔丙基磷酸酯(TPP)作为新型多功能添加剂应用于4.5V石墨│LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2软包电池，该添加剂可以显著改善55℃高温下的电池循环稳定性。作者通过电化学测试、物理表征和理论计算相结合深入分析了TPP添加剂在全电池中的工作机理，文章同时还使用研究广泛的氟代碳酸乙烯酯（FEC）作为对比，以验证文章所提出的TPP对电池性能影响及作用机理。文章的研究发现不仅阐明了多功能添加剂改善循环稳定性和降低电极阻抗的原因，而且还为未来的高压电池电解液添加剂的设计提供了指导。相关研究成果以“Toward a durable solid electrolyte film on the electrodes for Li-ion Batteries with high performance”为题发表在国际知名期刊Nano Energy上，文章第一作者为厦门大学博士研究生赵卫民。

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全固态锂电池的基础研究
批准号        21935009       
学科分类        化学电源 ( B050803 )
项目负责人        杨勇       
依托单位        厦门大学
资助金额        300.00万元       
项目类别        重点项目       
研究期限        2020 年 01 月 01 日 至2024 年 12 月 31 日

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日前，美国电化学会电池分会主席 Marca Doeff 博士致信我院杨勇教授，恭喜杨勇教授荣获2020年度美国电化学会电池分会技术奖(ECS Battery Division Technology award)。这是杨勇教授在荣获2014年国际电池材料学会（IBA）技术成就奖后获得的另一重要国际奖项。此外杨勇教授还在2017年获得中国电化学贡献奖。据悉，美国电化学会电池分会每年仅对1-2位国际电池领域优秀研究人员授予技术奖。
杨勇教授课题组长期致力于锂离子电池材料及其原位表征技术的研究，其在高容量金属氧化物/聚阴离子型正极材料、功能电解质及其原位表征方法等锂离子电池关键技术领域开展长期且卓有成效的研究工作。近年来课题组在钠离子电池、电化学原位固体核磁技术以及固态电池等方面取得引人瞩目的研究成果。 杨勇教授已在国内外重要学术期刊上发表学术论文400余篇，他人引用10000余次，申请中国发明专利45项（其中已授权26项），近5年应邀在国内外学术大会上做大会报告和邀请报告30余场，杨勇教授主编的《固态电化学》（化学工业出版社，2017年）荣获2018年中国石油和化学工业优秀出版物图书奖一等奖。
杨勇教授研究团队已主持承担多项国家重要科研项目，包括国家重点研发计划、国家基金重点项目及国防专项等课题，还与国内外知名企业如中国华为公司、美国通用汽车（GM）、日本TDK公司及宁德新能源（ATL）公司等国际知名大型企业开展深度的技术研发合作。杨勇教授已培养毕业及在读的博士后/博士生/硕士生100余人，目前担任国际知名电源期刊 Journal Power Sources 主编，国际电池材料学会（IBA）理事及国际锂电池大会（IMLB）执委会委员等学术兼职。杨勇教授曾先后获得国家杰出青年科学基金（1999）、入选国家首批新世纪百千万人才工程（ 2004 ）及国务院政府特殊津贴（2016）等。

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近日，我院杨勇教授课题组对锂离子电池富锂层状氧化物正极材料研究领域的最新进展进行总结及评述，相关论文以“Li-rich cathodes for rechargeable Li-based batteries: reaction mechanisms and advanced characterization techniques”为题，发表于Energy & Environmental Science, DOI: 10.1039/d0ee01694b。
       随着能量密度和循环寿命的不断提高，锂离子电池可支持汽车300-500 km的续航能力，在电动汽车领域独占鳌头。在传统正极材料中，尖晶石锰酸锂和铁锂材料能量密度有限，高镍三元材料面临热稳定性差和空气稳定性差等瓶颈。 要实现锂离子电池更高能量密度的需求，具有高容量及高能量密度的富锂氧化物正极材料是未来最有应用前景的正极体系之一。由于其独特的初始结构、复杂的结构转变以及电荷转移机理，该类材料的实际应用仍然受制于其材料的析氧问题、容量衰减和电压衰退等多重挑战。

      文章在回顾富锂氧化物正极材料发展历程的基础上，梳理和归纳了富锂氧化物在充放电过程中的反应机理、电化学特征、表征技术、面临的主要挑战和改性策略。本综述侧重于从文献原始数据出发，总结了层状/阳离子无序两类富锂氧化物的反应机理，尤其是富锂层状氧化物中的氧反应产物、晶格氧空位、过渡金属离子迁移、层状结构向类尖晶石转变、两相反应、充放电过程中的晶格演化等结构和机理，并讨论了各种机理的实验证据及不足之处。本文旨在从不同角度对富锂层状氧化物正极材料的失效机制进行分析，探讨可能的材料改性方案，以期推动未来该类材料的产业化进程。
       杨勇教授研究团队长期致力于锂/钠离子电池过渡金属富锂层状氧化物正极材料的研究工作，并通过结合原位同步辐射X射线衍射谱和X射线吸收光谱, 同步辐射共振非弹性X射线散射（mRIXS）（ACS Appl. Mater. Interfaces, 2020, 12, 7277−7284;  2020, 12, 40347−40354; Dalton Transaction, 2020, 49,13519-21527）, 实验室光源原位X射线衍射谱( J Mater. Chem. A, 2020, 8, 18687–18697; ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019,11,45674-45682 )、高分辨固体核磁谱(J Mater. Chem. A, 2020，8, 5115, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019,2,5933−5944) 等先进表征手段对系列层状氧化物的充放电机理开展系统研究。
       论文第一作者为2017级博士研究生左文华，我院博士研究生2020级罗明增、2017级刘湘思以及2015级吴珏参与了论文撰写。杨勇教授、米兰理工大学李劼副教授为论文共同通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金（21761132030、21935009）及国家重点研发项目（2018YFB0905400、2016YFB0901502）等资助和支持。
       论文链接：https://doi.org/10.1039/D0EE01694B

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近日，我院杨勇教授课题组撰写了关于固体核磁共振技术与磁成像技术在锂/钠电池材料、界面以及原位表征上的最新研究进展论文，并以“Solid-State NMR and MRI Spectroscopy for Li/Na Batteries: Materials, Interface, and In Situ Characterization”为题发表于《先进材料》(Advanced Materials, DOI: 10.1002/adma.202005878)。该综述为庆祝厦门大学百年校庆专刊论文之一。

       不断提高二次电池的电化学性能是电化学储能领域永恒的追求，其中关键电化学性能指标包括循环寿命、能量密度和功率密度等。然而，在充放电过程中，电极材料和电极与电解质界面处发生的动态且多耦合的（电）化学过程使得揭示二次电池的原位(工况)条件下工作和衰退机理面临巨大的挑战。该综述论文以课题组的研究工作为主线, 结合国内外的研究动态详细介绍了锂/钠电池中固态核磁共振（ssNMR）和磁共振成像（MRI）技术的最新发展和应用。论文归纳了适用于锂/钠电池研究的固体核磁共振方法，通过典型的研究实例阐明了ssNMR在表征电池材料的初始结构和电化学反应过程中结构演变的应用。并进一步总结了ssNMR技术在分析固体电解质界面（SEI），包括SEI组分的鉴定和界面离子交换的动力学, 以及原位NMR和MRI技术在锂/钠电池研究中的最新发展，包括原位电池的设计原理、原位NMR/MRI技术的优势、挑战及应用等。最后，论文从材料、界面和原位NMR的角度提出了ssNMR与MRI技术应用在二次电池中的未来的发展方向及前景。
       杨勇教授课题组多年来致力于发展先进的固体核磁技术用于电化学能源材料的研究并取得了系列重大进展。近期课题组结合ssNMR和深电势分子动力学模拟（DPMD）揭示了顺磁性电池材料中的快速碱金属离子动力学（Angew. Chem. Int. Ed. 2021. in Press），利用国际合作研发的电化学-原位固体核磁技术装置用于追踪界面金属枝晶的生长（Nat. Nanotechnol. 2020, 15, 883-890）及研究负极材料的充放电机理（ J. Mater. Chem. A, 2019, 7,19793）等。此外，利用高分辨魔角旋转固体核磁技术对锂离子正极材料（Nat. Energy 2017, 2, 17074； Journal of Power Sources 412 (2019) 336–343），钠离子电池正极材料（Nat. Commun. 2020, 11, 1-12; Angew.Chem. Int. Ed. 2018, 57,11918 –11923；Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 18086-18095）的充放电反应机理以及固态电池与固体电解质材料（Adv. Energy Mater. 2021, 11, 2003583; Materials Today 2020，36，139-163； Nano Energy 67 (2020) 104252；Chem. Mater. 2020, 32, 4998−5008）等进行了深入系统的研究。
       我院2017级博士生刘湘思、2018级博士生梁子腾和2016级博士生向宇轩为论文共同第一作者。该工作得到了美国国家强磁场实验室傅日强教授的帮助，以及国家重点研发计划（2018YFB0905400、2016YFB0901502）、国家自然科学基金（21935009、21761132030）的资助。
       论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202005878