中國粉體網(wǎng)訊
徐林，武漢理工大學材料復合新技術(shù)國家重點實驗室教授,，博士生導師,，入選國家級高層次青年人才項目。2013年在武漢理工大學獲博士學位,，隨后在美國哈佛大學（2013-2016）和新加坡南洋理工大學（2016-2017）從事博士后研究,。主要從事納米儲能材料與器件研究，包括固態(tài)電池,、水系電池等高安全電池體系,，重點圍繞納米材料界面的設計構(gòu)筑,、原位表征及電化學性能。在Nature Nanotech., Nature Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater., Nano Lett., Chem, Joule等國際學術(shù)期刊發(fā)表論文100余篇,。曾獲得國家自然科學二等獎,、教育部自然科學一等獎,、湖北省自然科學一等獎等科技獎勵,。
徐林教授的“納米線”之路
2004年,，徐林考入武漢理工大學材料科學與工程學院，源于對自然科學探索的熱愛,，本科時徐林便自告奮勇，跟著導師進實驗室做項目,，研究一種鋰離子電池正極材料——磷酸鐵鋰,。
2008年,，徐林依舊選擇在武漢理工大學進行研究生學習,，主要研究釩系納米線鋰離子電池正極材料。當時國際上普遍認為把電極材料納米顆粒的尺寸做得越小越好,。但徐林在電池的制備過程中發(fā)現(xiàn),，納米材料顆粒越小,，越容易產(chǎn)生團聚,，反而會阻礙電池性能。用一個形象的比喻,，就像灰塵和石塊,，雖然一�,；覊m的體積比一個石塊要小,，但灰塵更容易聚集,，這對電池的性能影響非常大。
在和導師討論后,，徐林首次提出分級結(jié)構(gòu)的超長釩系納米線電池,，把納米短棒連成納米線，利用線的作用力抑制納米材料團聚,，大幅提升了電池的容量和循環(huán)穩(wěn)定性,。徐林團隊在這個思路下研發(fā)的二次電池,，可以實現(xiàn)10000次穩(wěn)定循環(huán),，大大領(lǐng)先于當時的行業(yè)水平,。提出的“分級納米線電池”原創(chuàng)思想,，引領(lǐng)了這個方向近10年的快速發(fā)展，國內(nèi)外多名院士對該工作進行了引用和高度評價,。
2010年,，徐林進入博士階段的學習,。他在實驗中注意到，電池在使用過后容量會不斷衰減,，但因為電池內(nèi)部的運行機制無法直接觀察,，導致容量衰減問題長期得不到解決。傳統(tǒng)的研究方法需將運行中的電池拆開,，再放到電子顯微鏡下觀察,，但這種方法易受外界水,、氧等干擾無法原位實時監(jiān)測電池真實狀態(tài),。
為了解決這一難題，徐林和導師麥立強教授共同設計構(gòu)筑了國際上第一個單根納米線電化學儲能器件,，創(chuàng)立了電學,、電化學、光譜學,、顯微學多場實時監(jiān)測的平臺,，克服了常規(guī)測試系統(tǒng)信號弱,、采集的信號難以解析的難題,。該成果被國內(nèi)外60多個科研機構(gòu)引用,、證實并廣泛采用,，被德國工程院院士 Schmidt 評價“芯片上的單根納米線是一種獨特的材料和診斷工具”，諾貝爾獎得主朱棣文評價該成果“實時地提供了更可靠的信息”,。
徐林團隊提出的“分級納米線電池”和“單根納米線電池”的原創(chuàng)性成果獲得2019年國家自然科學二等獎,，受到國內(nèi)外同行的廣泛認可和推廣。
納米線固態(tài)電池
納米即毫微米，其直徑僅為頭發(fā)絲的萬分之一,。用納米材料制作的成品,，其外觀看起來如同一堆粉末,，但在電子顯微鏡下放大一百萬倍,，就能看到一根根細線狀的材料排列在一起,。
納米線作為一種典型的一維納米結(jié)構(gòu)材料,，具有連續(xù)的功能表界面和離子傳輸通道，是對電解質(zhì)改性的理想材料,�,；诩{米線的一維結(jié)構(gòu)特征開展對微納尺度界面的系統(tǒng)研究，有利于從微觀角度深入理解界面的物理,、化學性質(zhì)及其演變規(guī)律,。
徐林教授從事的納米材料固態(tài)電池研究，可以弄清楚電池容量衰減的規(guī)律,，并將其規(guī)律應用于電池的生產(chǎn)中,，減緩電池衰減，延長電池使用壽命,。同時,，相比液態(tài)電池，納米線固態(tài)電池的安全性更高,。
“已有多家鋰電池企業(yè)用到了我們的技術(shù),。”徐林在采訪中表示,，手機和汽車安裝上這些電池之后,，不需要頻繁充電，就能實現(xiàn)長時間待機,，而且安全性更高,，降低了電池爆炸起火等安全性事故。
面對世界科技前沿,，面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場和國家重大需求,，徐林在納米儲能這條賽道上持續(xù)發(fā)力，成功制成了直徑僅為1納米的納米線固態(tài)鋰電池復合材料,。這種超細納米線相較之前的納米材料,，柔韌性更好，能讓固態(tài)電池的界面更加穩(wěn)定,。
主要研究內(nèi)容
徐林團隊重點開展了納米線固態(tài)電池及界面的設計構(gòu)筑,、原位表征、界面電子/離子輸運機理及其關(guān)鍵材料的合成,。具體包括以下內(nèi)容：
（1）通過納米線的連續(xù)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)對離子輸運進行調(diào)控,，構(gòu)筑電解質(zhì)中的連續(xù)離子輸運通道，發(fā)現(xiàn)納米線可以有效消除聚合物電解質(zhì)在固化過程中的應力和變形,，同時規(guī)則排列的無機納米線/有機聚合物界面為鋰離子的快速-高效傳導提供傳輸路徑,。
（2）利用納米線的柔性，設計構(gòu)筑電極-電解質(zhì)界面柔性接觸，為離子輸運提供貫穿電解質(zhì)和電解質(zhì)/電極界面的三維通道,，證實了納米線對聚合物電解質(zhì)中離子輸運的調(diào)控機制,。
（3）基于上述研究，打破傳統(tǒng)電池設計思路,，設計構(gòu)筑基于芯片的單根納米線電池,，實現(xiàn)了電輸運性能的原位檢測，發(fā)現(xiàn)電子遷移和離子擴散通道受阻是導致電池容量衰減的本質(zhì),。
參考來源：
持續(xù)發(fā)力,！徐林研制出超細納米線電解質(zhì)材料.武漢理工大學
青年世界說|聽徐林、吉成霖,、張金強講述青年心語.武漢理工大學
武漢理工大學徐林教授AFM：陽離子骨架納米線增強固態(tài)電解質(zhì)離子輸運.能源學人
徐林：柔性固態(tài)電池材料與器件.柔性電子及可穿戴
武漢理工大學官網(wǎng)等
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/蘇簡）
注：圖片非商業(yè)用途,，存在侵權(quán)告知刪除！
