“锂离子电池检测技术及应用”主题网络研讨会特邀专家报告--《原位电镜在锂电池研究中的应用》_3i讲堂

燕山大学黄建宇

【报告人介绍】

黄建宇，燕山大学教授，博士生导师。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主任研究员。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。在电池研究领域取得了系列原创性的研究成果，建立了多种纳米力学和能源材料透射电镜-探针显微镜（TEM-SPM）的原位定量测量技术，在国际上率先制造出可在高真空度电镜中工作的锂电池，发明了在原子尺度上实时观察锂离子电池充放电过程的新技术，形成了原位纳米尺度电化学和纳米力学研究的新领域，为锂离子电池研究提供了有效的技术手段。研究成果在《Nature》、《Science》、《Physical Review Letters》、《Nature Nanotechnology》、《Nature Communications》、《Nature Methods》、《PNAS》、《Nano Letters》等杂志上发表，共发表论文220篇，h因子为78，总引用次数超过20000次，在各种专业学术会议上发表特邀报告90多次。

【报告内容简介】

锂电池在循环过程中电极材料反复嵌锂和脱锂会引起其体积反复膨胀和收宿，从而导致电极材料和固体电解质膜的疲劳断裂。在固态锂电池中，电极材料的反复膨胀和收宿会导致电极和电解质界面产生裂纹，从而阻碍锂离子传导，最终导致电池失效。此外，锂支晶刺穿固态电解质会导致电池短路而诱导火灾。以上基础力学问题是制约锂电池发展和应用的瓶颈所在，但由于实验困难，对这些基础力学问题的研究还处于初级阶段。本研究组在锂电池纳米力学研究领域做出了一些原创性工作。在国际上率先制造出在高真空度电镜中工作的锂电池，发明了在原子尺度实时观察锂离子电池充放电过程的新技术，开创了原位纳米尺度电化学和纳米力学研究的新领域，为研究锂离子电池的关键性课题提供了有效的技术条件，发现了锂嵌入晶体硅的临界尺寸效应，既锂嵌入硅导致的晶体硅颗粒断裂有强烈的尺寸效应：当晶体硅的晶粒尺寸大于150nm时，锂嵌入晶体硅后会断裂并粉末化；但当硅晶粒尺寸小于150nm时，晶体硅颗粒就不会断裂或粉末化。这一现象的原因是当硅的晶粒尺寸小于临界尺寸时，锂嵌入硅产生的应力不足以在晶体硅表面产生裂纹并进一步驱动裂纹扩展。发现锂嵌入硅纳米线过程中的体积膨胀是各向异性的。这些研究结果为研发高能量密度、高功率密度、长寿命锂电池提供了坚实的科学基础。

【报名地址】

https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/ldc/

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