推动固态电池研发：黄建宇教授

黄建宇，燕山大学和湘潭大学教授，博士生导师。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。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，得到了学术界的广泛认同和高度评价。研究成果在Science、Physical Review Letters、Nature Nanotechnology、Nature Communications、Nature Methods、PNAS、Nano Letters等杂志上发表，共发表论文330篇，h因子为101，总引用次数超过30000次，在各种专业学术会议上发表特邀报告100多次。

教育经历及研究方向

黄建宇教授在中科院金属研究所攻读博士学位，这段学习经历为他后续的科研工作奠定了坚实的基础。他的研究方向主要集中在纳米科学与能源科学领域，这一方向也成为了他日后科研工作的核心。

1996年博士毕业后，黄建宇教授选择到海外深造。他先后在日本国家无机材料研究所、日本大阪大学任职，并随后在美国洛斯阿拉莫斯国家实验室进行博士后研究。这些海外经历不仅拓宽了他的学术视野，也为他日后的科研成就积累了宝贵的经验。

2002年至2012年间，黄建宇教授在美国波斯顿学院和美国桑迪亚国家实验室纳米科技综合中心，继续从事纳米科学与能源科学的研究工作。他以电子显微镜为主要研究手段，深入探索了纳米力学、纳米电池、热/热电材料和发光材料等领域。

在积累了丰富的海外研究经验后，黄建宇教授选择回到国内，将他的科研成果和学术理念带回祖国。2016年9月担任了燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室的教授和博士生导师，2018年3月又在湘潭大学材料科学与工程学院任职。

推动固态电池研发

在固态电池的安全性能以及商业化进展上，黄建宇教授表示需要先解决固态电池发展面临的两个科学难题：一是锂枝晶的生长和传输，二是界面阻抗非常高。

针对这两个难题，黄建宇教授团队发展光学显微镜、扫描电镜、球差校正透射电镜跨尺度多场（温度、气氛、力、电）耦合原位电化学测试平台。首次测定锂枝晶的力学性能；建立了全固态电解质力学性能与锂枝晶力电耦合性能的关联，提出抑制锂枝晶生长和传输的新策略；发明了原位扫描电化学系统，实现了固态电解质失效的动态观察，为固态电池研究提供了一项新技术；首创原位电镜高温锂电池测试平台，阐明了锂枝晶的高温氧化机制，为深刻理解动力电池的高温安全问题提供了新的认识，为固态电池研究提供了一项新技术。

黄建宇教授团队长期从事固态电池开发研究，建成电池干燥房以及固态软包电池小试线，制备出不同型号、不同配方的固态电池。开发出单体电芯能量密度达到264 Wh/kg高性能半固态电池，掌握了干法制膜技术。黄建宇团队在基础科学和应用研究方面取得的研究成果有力地推动了固态电池的研究进展，为研发固态电池提供了理论和技术支撑。

固态电池研究成果

1.氧化铝基全固态金属钠电池枝晶生长的形态动力学

该成果以题为“Morphodynamics of dendrite growth in alumina based all solid-state sodium metal batteries”的论文发表在《Energy Environmental Science》。

2.铜集流体在硫化物固态锂电池中的稳定性

该成果以题为“Understanding the stability of copper current collector with sulfide electrolyte in all-solid-state batteries”的论文发表在《Advanced Energy Materials》。

3.通过充电至6V高压，提高低温硫化物全固态电池的能量密度

该成果以题为“Boosting the Energy Density of Sulfide-Based All-Solid-State Batteries at Low Temperatures by Charging to High Voltages Up to 6 V”的论文发表在《Nano Research》。

4.调整合金负极中的锂浓度，实现硫化物基全固态电池的长循环和高面容量

该成果以题为“Tailoring Lithium Concentration in Alloy Anodes for Long Cycle and High Areal Capacity of Sulfide Based All Solid-State Batteries”的论文发表在《eScience》。

5.全面总结外压力对全固态电池的影响

该成果以《A review of the effect of external pressure on all-solid-state batteries》为题发表在《eTransportation》。

6.碳包覆改善全固态电池的性能

该成果以《Boosting the Performance of Sb₂Se₃ Cathode-Based All-Solid-State Batteries by Carbon Coating》为题发表在《Advanced Functional Materials》。

参考来源：

“科学家讲科学”之自然科学基金创新研究群体系列③燕山大学黄建宇团队：全固态电池未来可期.科技河北

燕山大学黄建宇研究团队重点研究成果年度盘点.深水科技

燕山大学黄建宇教授课题组Advanced Functional Materials：碳包覆改善全固态电池的性能.能源学人

燕山大学、湘潭大学、网络公开信息等

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