推動固態電池研發：黃建宇教授

黃建宇，燕山大學和湘潭大學教授，博士生導師。一直以來以電子顯微鏡為主要研究手段，從事納米力學與能源科學研究工作20多年。在電池研究領域取得了系列原創性的研究成果，建立了多種納米力學和能源材料透射電鏡-探針顯微鏡（TEM-SPM）的原位定量測量技術，在國際上率先制造出可在高真空度電鏡中工作的鋰電池，發明了在原子尺度上實時觀察鋰離子電池充放電過程的新技術，形成了原位納米尺度電化學和納米力學研究的新領域，為鋰離子電池研究提供了有效的技術手段，得到了學術界的廣泛認同和高度評價。研究成果在Science、Physical Review Letters、Nature Nanotechnology、Nature Communications、Nature Methods、PNAS、Nano Letters等雜志上發表，共發表論文330篇，h因子為101，總引用次數超過30000次，在各種專業學術會議上發表特邀報告100多次。

教育經歷及研究方向

黃建宇教授在中科院金屬研究所攻讀博士學位，這段學習經歷為他后續的科研工作奠定了堅實的基礎。他的研究方向主要集中在納米科學與能源科學領域，這一方向也成為了他日后科研工作的核心。

1996年博士畢業后，黃建宇教授選擇到海外深造。他先后在日本國家無機材料研究所、日本大阪大學任職，并隨后在美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室進行博士后研究。這些海外經歷不僅拓寬了他的學術視野，也為他日后的科研成就積累了寶貴的經驗。

2002年至2012年間，黃建宇教授在美國波斯頓學院和美國桑迪亞國家實驗室納米科技綜合中心，繼續從事納米科學與能源科學的研究工作。他以電子顯微鏡為主要研究手段，深入探索了納米力學、納米電池、熱/熱電材料和發光材料等領域。

在積累了豐富的海外研究經驗后，黃建宇教授選擇回到國內，將他的科研成果和學術理念帶回祖國。2016年9月擔任了燕山大學亞穩材料制備技術與科學國家重點實驗室的教授和博士生導師，2018年3月又在湘潭大學材料科學與工程學院任職。

推動固態電池研發

在固態電池的安全性能以及商業化進展上，黃建宇教授表示需要先解決固態電池發展面臨的兩個科學難題：一是鋰枝晶的生長和傳輸，二是界面阻抗非常高。

針對這兩個難題，黃建宇教授團隊發展光學顯微鏡、掃描電鏡、球差校正透射電鏡跨尺度多場（溫度、氣氛、力、電）耦合原位電化學測試平臺。首次測定鋰枝晶的力學性能；建立了全固態電解質力學性能與鋰枝晶力電耦合性能的關聯，提出抑制鋰枝晶生長和傳輸的新策略；發明了原位掃描電化學系統，實現了固態電解質失效的動態觀察，為固態電池研究提供了一項新技術；首創原位電鏡高溫鋰電池測試平臺，闡明了鋰枝晶的高溫氧化機制，為深刻理解動力電池的高溫安全問題提供了新的認識，為固態電池研究提供了一項新技術。

黃建宇教授團隊長期從事固態電池開發研究，建成電池干燥房以及固態軟包電池小試線，制備出不同型號、不同配方的固態電池。開發出單體電芯能量密度達到264 Wh/kg高性能半固態電池，掌握了干法制膜技術。黃建宇團隊在基礎科學和應用研究方面取得的研究成果有力地推動了固態電池的研究進展，為研發固態電池提供了理論和技術支撐。

固態電池研究成果

1.氧化鋁基全固態金屬鈉電池枝晶生長的形態動力學

該成果以題為“Morphodynamics of dendrite growth in alumina based all solid-state sodium metal batteries”的論文發表在《Energy Environmental Science》。

2.銅集流體在硫化物固態鋰電池中的穩定性

該成果以題為“Understanding the stability of copper current collector with sulfide electrolyte in all-solid-state batteries”的論文發表在《Advanced Energy Materials》。

3.通過充電至6V高壓，提高低溫硫化物全固態電池的能量密度

該成果以題為“Boosting the Energy Density of Sulfide-Based All-Solid-State Batteries at Low Temperatures by Charging to High Voltages Up to 6 V”的論文發表在《Nano Research》。

4.調整合金負極中的鋰濃度，實現硫化物基全固態電池的長循環和高面容量

該成果以題為“Tailoring Lithium Concentration in Alloy Anodes for Long Cycle and High Areal Capacity of Sulfide Based All Solid-State Batteries”的論文發表在《eScience》。

5.全面總結外壓力對全固態電池的影響

該成果以《A review of the effect of external pressure on all-solid-state batteries》為題發表在《eTransportation》。

6.碳包覆改善全固態電池的性能

該成果以《Boosting the Performance of Sb₂Se₃ Cathode-Based All-Solid-State Batteries by Carbon Coating》為題發表在《Advanced Functional Materials》。

參考來源：

“科學家講科學”之自然科學基金創新研究群體系列③燕山大學黃建宇團隊：全固態電池未來可期.科技河北

燕山大學黃建宇研究團隊重點研究成果年度盤點.深水科技

燕山大學黃建宇教授課題組Advanced Functional Materials：碳包覆改善全固態電池的性能.能源學人

燕山大學、湘潭大學、網絡公開信息等

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