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【原創(chuàng)】深耕電池30余年——陳軍院士


來源:中國粉體網(wǎng)   蘇簡

[導(dǎo)讀]  陳軍,,中國科學(xué)院院士,、發(fā)展中國家科學(xué)院院士,,第十四屆全國人大代表,,南開大學(xué)教授

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陳軍,,中國科學(xué)院院士,、發(fā)展中國家科學(xué)院院士,,第十四屆全國人大代表,,南開大學(xué)教授,、博導(dǎo)�,,F(xiàn)任南開大學(xué)黨委常委,、副校長,,特種化學(xué)電源全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任;兼任中國化學(xué)會(huì)副理事長,、eScience期刊主編,。主要從事新能源材料化學(xué)的基礎(chǔ)研究和前沿探索,在無機(jī)固體功能材料的合成化學(xué),、固體電極制備以及新型電池電極材料開發(fā)研究方面做出了重要?jiǎng)?chuàng)新性貢獻(xiàn),,構(gòu)建高性能鋰電池、新型鈉有機(jī)儲(chǔ)能電池,。擔(dān)任國家基金委超越傳統(tǒng)的電池體系重大研究計(jì)劃項(xiàng)目專家組組長,,基金委創(chuàng)新研究群體負(fù)責(zé)人、重大項(xiàng)目負(fù)責(zé)人,,國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目首席科學(xué)家/負(fù)責(zé)人(3次),。


主要經(jīng)歷及個(gè)人榮譽(yù)


陳軍,1967年,,生于宿松破涼的一個(gè)農(nóng)民家庭,;1985年9月,以優(yōu)異的成績考入南開大學(xué)化學(xué)系,;1985-1989年,,在南開大學(xué)化學(xué)系學(xué)習(xí),獲學(xué)士學(xué)位,;1989-1992年,,在南開大學(xué)化學(xué)系學(xué)習(xí),獲碩士學(xué)位,;1996-1999年,,在澳大利亞Wollongong大學(xué)材料系學(xué)習(xí),,獲博士學(xué)位;1999-2002年,,在日本產(chǎn)總研關(guān)西中心任NEDO(新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù))研究員,;2002年,南開大學(xué)教授,、博士生導(dǎo)師,;2017年,當(dāng)選為中國科學(xué)院院士,;2020年當(dāng)選發(fā)展中國家科學(xué)院院士,。


在Nature、Nature Chem.,、Nat. Rev. Chem.等期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文700余篇,,他引10萬余次;入選全球頂級科學(xué)家和2016-2023年度科睿唯安高被引科學(xué)家,。獲授權(quán)發(fā)明專利60余項(xiàng),;編寫著作/專輯17部/章。榮獲國家教學(xué)成果一等獎(jiǎng)和二等獎(jiǎng),、2011年度國家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)(第一完成人),、2020年度高等學(xué)校科學(xué)研究優(yōu)秀成果獎(jiǎng)(科學(xué)技術(shù))自然科學(xué)一等獎(jiǎng)(第一完成人),、2023年度國家專利優(yōu)秀獎(jiǎng)(第一完成人),、2023年度天津市科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)(第一完成人)、中國電化學(xué)貢獻(xiàn)獎(jiǎng),、全國五一勞動(dòng)獎(jiǎng)?wù)隆⑷珖鴦?chuàng)新爭先獎(jiǎng)狀,、儲(chǔ)能杰出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)等獎(jiǎng)勵(lì),。


30余年電池研發(fā)


陳軍院士在電池領(lǐng)域已經(jīng)做了30多年的研究,現(xiàn)如今我們的日常生活中都離不開電池,,電池也為我們帶來了美好生活,。陳軍院士表示,我國新能源汽車飛速發(fā)展,,現(xiàn)在街道上綠牌子的電動(dòng)汽車越來越多,,而我研究的電池,就是電動(dòng)汽車的“心臟”,。


陳軍院士團(tuán)隊(duì)開發(fā)了超越傳統(tǒng)的電池新體系,,提出了新的電池工作原理,創(chuàng)制了新的電池材料,,讓電池的能量密度大幅提升,,電動(dòng)汽車的行駛里程大大提升,。同時(shí),陳軍院士團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)制備了可以全天候,、寬溫域工作的阻燃電解液,,可以在零下70℃工作的大容量電池,還開發(fā)了基于我國豐產(chǎn)元素的低成本可充鈉電池,、鋅電池,,這為未來的大規(guī)模儲(chǔ)能提供技術(shù)支撐。


鋰離子電池


提出高鎳三元正極材料一致性批量制備新方法,,通過獨(dú)特的共沉淀技術(shù)路線和工藝,,實(shí)現(xiàn)該材料的一致性規(guī)模化生產(chǎn),;開發(fā)穩(wěn)定富鋰錳基正極材料結(jié)構(gòu)的新技術(shù),,突破高效預(yù)充、復(fù)合耐熱涂層,、阻燃電解液和多孔電極快充等關(guān)鍵技術(shù),,研制出高比能、高安全,、快充型鋰動(dòng)力電池,,其能量密度最高達(dá)353瓦時(shí)每公斤,循環(huán)壽命超1000次,,快充時(shí)間可控制在20分鐘內(nèi),。


固態(tài)電池


2024年兩會(huì)期間,陳軍院士接受媒體采訪時(shí)表示:“目前,,固態(tài)電池是各國競相研發(fā)的重點(diǎn),,一旦產(chǎn)業(yè)化,就會(huì)改變現(xiàn)有的電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)格局,,開辟電動(dòng)航空等新興市場,,我們團(tuán)隊(duì)積極承擔(dān)國家重大研究計(jì)劃、重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目,,聯(lián)合北京科技創(chuàng)新優(yōu)勢單位協(xié)同攻關(guān),,已研發(fā)出400瓦時(shí)每公斤的新型固態(tài)電池樣品,比目前市場上最先進(jìn)的300瓦時(shí)每公斤的鋰離子電池能量密度超出30%,。未來一到兩年,,我們要突破600瓦時(shí)每公斤的固態(tài)電池研發(fā),充一次電,,電動(dòng)汽車就可以跑1000公里以上,。同時(shí)在快速充電、低溫性能和安全性能方面,,也都要大幅提升,,這是一個(gè)在全球具有引領(lǐng)性的技術(shù)變革,,我們也積極去搶占動(dòng)力電池和電動(dòng)汽車未來發(fā)展的制高點(diǎn)�,!� 


鈉離子電池


陳軍院士團(tuán)隊(duì)通過材料創(chuàng)新,,研發(fā)出的鈉離子電池循環(huán)使用壽命超5000次,使用年限達(dá)10年以上,,具有高容量保持率,。即使在北方寒冷地區(qū),該電池也能正常工作,,且安全性極高,,被刺破也不會(huì)起火,為大規(guī)模儲(chǔ)能和特定場景應(yīng)用提供了可靠選擇,。


科研成果


2025年第一季度,,陳軍院士團(tuán)隊(duì)已發(fā)表多項(xiàng)電池相關(guān)科研成果。


陳軍院士和盧勇特聘研究員等人報(bào)道了一種高度結(jié)晶的二維三輪烷基COF(TRO-BT-COF)的設(shè)計(jì),、制備及其在鋰離子電池中的應(yīng)用,,該COF富含氧化還原活性位點(diǎn),,實(shí)現(xiàn)了較高的實(shí)際容量。文章以“A Highly Crystalline Covalent Organic Framework With Rich Redox Active Sites as Cathode Material for Lithium Batteries”為題發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed.上,。


陳軍院士,、盧勇團(tuán)隊(duì)通過調(diào)控電解質(zhì)溶劑與鋰離子及稀釋劑間的相互作用,,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了具有陰離子適度溶劑化結(jié)構(gòu)的互連簇電解質(zhì)體系,,同步構(gòu)建了穩(wěn)固的陽極/電解質(zhì)界面(SEI)和陰極/電解質(zhì)界面(CEI)。文章以“Angewandte Chemie International Edition期刊發(fā)表題為“Constructing Robust Electrode/Electrolyte Interphases for Highly Stable Lithium-Sulfurized Polyacrylonitrile Batteries”為題發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed.上,。


陳軍院士團(tuán)隊(duì)報(bào)道了全甲基化的四甲基-1,3-二甲氧基二硅氧烷(TMMS)作為鋰金屬電池的單一溶劑,。研究證明,TMMS中的全甲基化結(jié)構(gòu)和硅-氧鍵能夠有效提高脫氫能壘,,使電解質(zhì)的氧化分解發(fā)生遷移,。此外,,TMMS較弱的溶劑化能力有利于形成富陰離子的溶劑化結(jié)構(gòu),,從而在陰極和陽極均誘導(dǎo)生成富含無機(jī)物的電極/電解質(zhì)界面層。因此,,所配制的電解質(zhì)對高壓陰極和鋰金屬陽極表現(xiàn)出顯著的穩(wěn)定性。與基于二甲氧基乙烷的電解質(zhì)相比,,使用基于TMMS電解質(zhì)的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2||Li(NCM811||Li)全電池在室溫和50℃下的容量保持率都有顯著提高,。這項(xiàng)工作為全甲基化和硅-氧鍵策略提供了深入見解,并為高壓鋰金屬電池的發(fā)展鋪平了道路,。文章以“Fully Methylated Siloxane-Based Electrolyte for Practical Lithium Metal Batteries”為題,,發(fā)表在Journal of the American Chemical Society上。


參考來源:

宿松籍院士陳軍的“電池人生”.宿松EDU

六院士“領(lǐng)航”:中國固態(tài)電池新紀(jì)元.粉體網(wǎng)

陳軍簡介|代表著作|研究領(lǐng)域|主講課程|重要成果|最新動(dòng)態(tài).新商界名人堂

南開大學(xué),、央視新聞,、中國網(wǎng)文字直播實(shí)錄、網(wǎng)絡(luò)公開信息等


(中國粉體網(wǎng)編輯整理/蘇簡)

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