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基于“材料基因组科学与工程”探索新型的储能材料
更新日期:2018-04-19  

题 目:基于“材料基因组科学与工程”探索新型的储能材料
报告人:潘锋 教授
单 位:北京大学深圳研究生院新材料学院
时 间:2018/4/23 09:30
地 点:化学楼四楼报告厅
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附简介:
潘锋教授(博导,)是北京大学深圳研究生院新材料学院创院院长,美国劳伦斯伯克利国家实验室高级访问科学家。1985年获北大化学系学士,1988年获中科院福建物构所硕士,1994年获英国Strathclyde大学博士(获最佳博士论文奖),1994-1996年瑞士ETH博士后。 潘锋教授目前聚焦“新材料基因组(高通量的计算、合成与检测及数据库系统)”的研发及用于“清洁能源及关键材料研发”,包括新型太阳能电池、热电发电、储能和动力电池及关键材料的跨学科的基础研究和产品开发,具有十多年在国际大公司从原创基础研究到创新产品产业化的经历 。2011年创建北京大学新材料学院(深圳研究生院),2012年底作为项目的首席科学家和技术总负责,以北大新材料学院作为协同创新的枢纽,组织深圳市动力电池、材料、装备、研发等8家企业组成完整产业链创新群体,申请和承担了国家(3部委)重大专项--新能源汽车(动力电池)创新工程项目,已圆满完成项目。2013年作为团队负责人获得广东省引进 “光伏器件与储能电池及其关键材料创新团队”的重大项目支持。2015年任科技部“电动汽车动力电池与材料国际联合研究中心”(国家级研发中心)主任。2016年作为首席科学家组织11家单位(8所大学+深圳超算+2家深圳百亿产值的电池企业)申报成功国家材料基因组平台重点专项(“基于材料基因组的全固态锂电池及关键材料研发”)。潘锋教授在SCI收录国外期刊发表近200多篇技术论文和书章,被Elsevier列为2015,2016和2017年中国高被引学者(Most Cited Chinese Researchers)之一,3项国际发明专利,近50项国内专利申请。

报告摘要:类似于生命体,材料的性能也是由材料的某些基础结构特征所决定,如元素种类、化学键、空间排列、配位环境等,我们称之为“材料的基因”。探索材料的基因,目的是快速方便地设计新材料。材料基因组计划通过高通量计算、高通量合成与检测等手段建立材料基因数据库以获得材料的大数据,再结合“机器深度学习“、“数据挖掘”等智能计算方法快速寻找决定材料性能的相关“基因”。我们2016年承担了首批国家材料基因组平台重点专项之一:“基于材料基因组的全固态锂电池及关键材料研发”。经过一年多努力,已取得了一系列重要进展和成果。建设具有一百多万个晶体结构的材料数据库,对已有的晶体结构进行深度机器学习和计算。为了设计和制备具有1000Wh/kg能量密度以上的下一代正极材料,我们对高镍和富锂锰基层状正极材料构效关系开展研究,结合同步辐射、中子、磁性测量及量化计算,系统探讨过渡金属原子之间的相互作用、晶体结构/界面的对称性的破缺和重构与材料性能的相关性,提出“结构基元”(晶体结构中的局域结构和由单一或不同电子结构的元素的组合关键基团)及其之间电子间的直接交换(电子局域与离域共轭(发现了6个Mn连成的环具有电子共享的“芳香性” )和TM-O-TM(TM 是过渡金属)超交换相互作用与所对应的锂离子高容量脱嵌过程中结构稳定性、磁性能和电化学性能之间的内在关联模型,揭示它们与层状材料电化学性能的构效关系。

  References:
1. J. Lu., Z. Chen, Z. Ma, F. Pan*, L. Curtiss* and K. Amine*, The Role of Nanotechnology in Enabling High Power and High Energy Battery Materials for Electrical Vehicle Application,Nature Nanotechnology,11, 1031-1038(2016)
2. J Zheng, T Liu, Z Hu, Y Wei, X Song, Y Ren, W Wang, M Rao, Y Lin, Z Chen, J Lu, C Wang, K Amine, F Pan*; Tuning of Thermal Stability in Layered Li (NixMnyCoz)O2; J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 13326?13334
3. J Zheng, G Teng, C Xin, Z Zhuo, J Liu, Q Li, Z Hu, M Xu, S Yan, W Yang, F Pan*;Role of Superexchange Interaction on Tuning of Ni/Li Disordering in Layered Li (NixMnyCoz)O2; J. Phys. Chem. Lett. 2017, 8, 5537-5542
4. Z. Hu , J. Zheng , C. Xin G. Teng, Y. Zuo, F Pan*,Inorganic Aromaticity of Mn6-Ring Clusterin Layered Li(Ni0.5Mn0.5)O2;The Journal of Physical Chemistry C 2018,DOI: 10.1021/acs.jpcc.7b109
5. Y.Xiao, F.Pan*, et al Insight into the origin of Lithium/Nickel ions exchange in layered Li(NixMnyCoz)O2 cathode materials, Nano Energy (accepted)
6. M. zhang, F Pan* et al In situ Multimodal Probing Reveals Local Symmetry Breaking and Reconstruction during Synthesis of Layered Oxides (submitted)
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报告网页链接如下:潘锋教授学术报告链接