上海交通大学化学化工学院马紫峰

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马紫峰，上海交通大学特聘教授、博士生导师。曾先后在德国波恩大学、香港科技大学、澳大利亚University of Wollongong担任访问学者。现兼上海交通大学能源研究院副院长、电化学与能源技术研究所所长、上海电化学能源器件工程技术研究中心主任、上海高校电化学能源系统及应用工程中心主任、中聚电池研究院院长、中国化工学会理事及储能工程专业委员会主任委员、中国电工技术学会超级电容器与储能技术专业委员会副主任委员、中国化学会电化学专业委员会委员、中国能源研究会燃料电池专业委员会委员。《储能科学与技术》副主编、《Chinese Journal of Chemical Engineering》、《过程工程学报》、《高校化学工程学报》和《电化学》等期刊编委。

简历

1981年9月至1988年6月在浙江大学化工系学习，分获学士与硕士学位

1988年7月至1998年9月，历任华南理工大学化工系助教、讲师和副教授，

1992年3月至1995年9月在职攻读博士学位

1995年获华南理工大学工业催化专业工学博士学位

1998年10月到上海交通大学工作

1999年聘为化学工程教授，2000年任博士生导师

1999年1月-2011年6月任上海交通大学化工系系主任

2000年9月至2001年8月任美国能源部Brookhaven National Laboratory访问科学家

曾先后在德国波恩大学、香港科技大学、澳大利亚University of Wollongong担任访问学者。

研究方向：1、电化学储能材料与器件；2、燃料电池电催化；3、电化学能源系统工程

联系方法：电话：021-54742894（办公室），E-mail：zfma@sjtu.edu.cn

主要从事动力与储能电池材料、电化学能源系统工程、材料制备过程工程及燃料电池电催化反应过程研究。主持完成国家973计划项目1项、863计划重点项目1项、国家自然科学基金项目3项，省部级科研项目和企业合作项目20多项。主编《过程工程导论》教材（化学工业出版社，2009）、主译《动量、热量和质量传递原理（第4版）》（化学工业出版社，2005），参编《燃料电池系统》、《燃料电池》、《过程工程：物质·能源·智慧》和《化学工程——从基础研究到工业应用》等专著。已经表学术论文300多篇，其中SCI引用4000多次；获省部级科技奖励3项，中国发明专利授权40多项。2002年获上海市化学化工学会“庄长恭奖”提名奖；2003年入选上海市“曙光学者”；2004年入选首批教育部“新世纪优秀人才支持计划”；2007年作为首席科学家，主持国家973计划“电动汽车用低成本、高密度蓄电（氢）体系基础科学问题研究”，2009年入选“上海市优秀学科带头人”，全国“宝钢优秀教师奖”。2013年作为首席科学家，主持国家973计划“基于超级电容器的大容量储能体系及应用”项目，国家自然科学基金重点项目“石墨烯基电化学储能系统电极设计及其制造过程工程基础研究”。2014年创建“上海电化学能源器件工程技术研究中心”和“上海高校电化学能源系统及应用工程中心”。2016年，荣获中国产学研合作创新奖（个人）。2017年荣获中国化工学会“侯德榜科技创新奖”。

论文：

• Yingying Xie, Hong Wang, Guiliang Xu, Jiajun Wang, Huaping Sheng, Zonghai Chen, Yang Ren, Cheng-Jun Sun, Jianguo Wen, Jun Wang, Dean Miller, Jun Lu, Khalil Amine,* and Zi-Feng Ma*, In operando XRD and TXM study on the metastable structure change of NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2 under electrochemical sodium ion intercalation, Advanced Energy Materials, 2016,1601306
• Jingjing Ma, Yu-Shi He and Zi-Feng Ma. An experimental insight into the advantages of in situ solvothermal route to construct 3D graphene-based anode materials for lithium-ion batteries. Nano Energy，16(2015) 235-246
• Yi-Jun He, Jia-Ni Shen, and Ji-Fu Shen, Zi-Feng Ma, State of Health Estimation of Lithium-Ion Batteries: AMultiscale Gaussian Process Regression Modeling Approach, AIChE Journal, 2015, 61(5):1589-1600
• Dezhi Yang, Jing Xu, Xiao-Zhen Liao, Yu-Shi He, HaimeiLiu, Zi-Feng Ma, Structure optimization of prussian blue analogue cathode materials for advanced sodium ion batteries, Chemical Communications, 2014, 50(87):13377-13380
• Jie-Wei Yin, Yi-Mei Yin, Jun Lu, Chunming Zhang, Nguyen Q. Minh and Zi-Feng Ma，Structure and Properties of Novel Cobalt-Free Oxides NdxSr1−xFe0.8Cu0.2O3−δ (0.3 ≤ x ≤ 0.7) as Cathodes of Intermediate Temperature Solid Oxide Fuel Cells, J. Phys. Chem. C 2014, 118, 13357−13368
• Xianxia Yuan, Xin-Long Ding, Chao-Yang Wang, Zi-Feng Ma. Use of Polypyrrole in Low Temperature Fuel Cells. Energy Environmental Science. 6 (2013)4:1105-1124
• Xiaowei Yang, Ling Qiu, Chi Cheng, Yanzhe Wu, Zi-Feng Ma, Dan Li, Ordered gelation of chemically converted grapheme: Towards a new generation of electroconductive hydrogel films, AngewandteChemie International Edition, 2011, 50(32):7325-7328
• Xianxia Yuan, XinZeng, Hui-Juan Zhang, Zi-Feng Ma, Chao-Yang Wang. Improved Performance of Proton Exchange Membrane Fuel Cells with p-Toluenesulfonic Acid-Doped Co-PPy/C as Cathode Electrocatalyst. Journal of the American Chemical Society. 132(2010)6:1754- 1755
• Yu-Shi He, Da-Wei Bai, Xiao-Wei Yang, Jun Chen, Xiao-Zhen Liao, Zi-Feng Ma*, A Co(OH)2-graphenene nanosheets composite as a high performance anode material for rechargeable lithium batteries, Electrochemistry Communications, 12(2010)570-573
• Hui-Juan Zhang, Xianxia Yuan, Wen Wen, Dong-Yun Zhang, Liangliang Sun, Qi-Zhong Jiang, Zi-Feng Ma, Electrochemical performance of a novel CoTETA/C catalyst for the oxygen reduction reaction, Electrochemistry Communications, 11 (2009) 206–208
  

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报告题目：电化学能源工程
报告人： 马紫峰 （上海交通大学特聘教授、国家973计划项目首席科学家）
时间地点：2018年10月26日（周五）上午10：00，武汉大学化西210
报告人简介：马紫峰，上海交通大学特聘教授、博士生导师。兼上海交通大学能源研究院副院长、上海电化学能源器件工程技术研究中心主任、上海高校电化学能源系统及应用工程研究中心主任、中国化工学会理事兼储能工程专业委员会主任委员、中国化学会电化学专业委员会委员、全国氢能标准化技术委员会委员。
1985年在浙江大学化工系石油化工专业毕业，1988年在浙江大学化工系获得硕士学位。1988年至1998年在华南理工大学化工系任教，1995年在华南理工大学化工系获得工学博士学位。1998年10月加盟上海交通大学，1999-2011年任上海交通大学化学工程系系主任，为上海交通大学化工学科建设并进入国家“双一流学科”做出重要贡献。获得国务院特殊津贴、教育部“新世纪优秀人才支持计划”、上海市“曙光学者”、“优秀学科带头人”，全国“宝钢优秀教师奖”。2007年和2013年，先后两次担任国家973计划项目首席科学家，开展电化学能源技术在电动汽车和大容量储能中应用研究。主持完成国家973 计划、863计划重点、国家自然科学重点基金等课题20多项，主编了《过程工程导论》教材。在JACS、EES、Advanced Energy Materials、AIChE Journal等SCI刊物发表论文250多篇，SCI引用5000多次，申请发明专利120多项，授权发明专利40余项，多项专利实施应用取得产业化，2016年荣获中国产学研合作创新奖（个人），2017年，获得中国化工学会侯德榜化工科技创新奖。主持完成的“安全型长寿命动力锂电池制造及其应用关键技术”项目获得2017年教育部科技进步一等奖。2018年获得国际电动车电池协会（IALB） Research Award）“杰出研究奖。

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马紫峰：室温全固态钠离子电池用含硼基阴离子受体的塑晶聚合物电解质

开发具有离子电导率高、离子迁移数高、机械性能好、界面接触优异的室温钠离子电池固态电解质一直是一个富有挑战的课题。在本文中，上海交通大学的马紫峰教授团队首次报道了一种用于全固态钠离子电池的无纺支撑塑晶聚合物电解质，该电解质中具有硼阴离子受体（B-PCPE）能够全面改善电池的电化学性能。这种B-PCPE是采用紫外光固化技术在无纺布基底上原位生长塑晶电解质和含硼交联剂而制备的。凭借富含阴离子受体的三维网状结构，B-PCPE表现出了超高室温离子电导率、超高钠离子迁移数和超高拉伸强度。

Chen S, Feng F, et al. Plastic crystalpolymer electrolytes containing boron based anion acceptors for roomtemperature all-solid-state sodium-ion batteries[J]. Energy Storage Materials,2018.

DOI: 10.1016/j.ensm.2018.12.023

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405829718312777?dgcid=rss_sd_all

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新能源汽车、太阳能、风能并网调频储能电站、移动通讯基站、电动物流车……在新能源产业发展浪潮中，动力电池发挥着举足轻重的角色。

  自从普兰特发明铅酸电池以来，动力电池已经历160年发展历程。世界上第一辆机动车就是以铅酸电池为动力的电动车，但因其能量密度低、续航里程太短，很快被内燃机汽车超越。进入21世纪，由于全球石油资源减少、环境压力加剧，发展绿色环保的新能源汽车成为汽车工业技术变革的热点。
  锂电池由于其能量密度高、携带轻便，已成功应用于手机和笔记本电脑等消费品电子产品。随着新能源汽车、可再生能源和智能电网等新兴产业发展，高安全、长寿命、高容量和低成本的动力锂电池研发成为研究前沿。
  正极材料是电池发展的基础，锂电池正极材料主要有锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料等类型。其中，磷酸铁锂具有高安全性、长循环寿命和容量稳定等优点，且可利用丰富低廉的铁、磷资源，无需钴、镍等有色金属，是国际公认的可一类持续发展的动力锂电池正极材料。
  上海交通大学化学化工学院马紫峰教授团队自2004年以来，在国家973计划和国家自然科学基金等项目连续支持下，联合比亚迪、中聚电池、江苏乐能、中兴派能等企业，经过十五年的努力，构建了具有自主知识产权的磷酸铁锂动力电池技术体系，在新能源汽车和储能工程系统中得到了广泛的应用。
  今天，团队与比亚迪等单位合作完成的“磷酸铁锂动力电池制造及其应用过程关键技术”荣获2018年国家科技进步二等奖。

  从“新合成反应”设计到“万吨级”生产，产学研合作促进科研成果转化

  磷酸铁锂从1950年代被发现以来，世界各国科学家对其电、磁特性进行了系统研究，在1960年代通过物理法或化学法合成出高纯磷酸铁锂样品。1996年，磷酸铁锂被应用于动力锂电池研究。然而，要实现磷酸铁锂大规模应用，必须建立吨级生产能力的制造工艺与装备。马紫峰等人分析了诸多知名国际企业合成工艺，发现这些反应过程会产生CO、氨气等有害气体，而且烧结时间长，能耗大。
  为了降低生产成本，减少生产过程的污染，团队提出了一个磷酸锂铁合成新反应，制备出了新结构正极材料。
  2004年，马紫峰教授团队携带着磷酸铁锂合成新方法，与浙江横店东磁合作，开发磷酸铁锂正极材料。项目在2006年浙江省科技成果转化项目资助下，建成了300吨/年全流程合成的磷酸铁锂中试线，并与上海德朗能电池公司合作开发出电动车用磷酸铁锂电池，为大规模生产线建设奠定良好的基础。
  2007年，马紫峰作为首席科学家，主持国家973计划“电动汽车用低成本、高密度蓄电体系基础科学问题研究”项目，为磷酸铁锂电池的产业化发展注入新的活力。
  通过973计划项目，上海交大联合清华大学、复旦大学和厦门大学等单位，与比亚迪等企业开展磷酸铁锂材料及其应用技术开发。
  2010年，为拓展磷酸铁锂应用领域，马紫峰团队与比亚迪合作，获得上海市科委重大科技专项，开展磷酸铁锂电池储能系统低成本化关键技术研究，使磷酸铁锂电池的应用领域从新能源汽车向智能电网储能系统拓展。
  2012年，在上海科技成果转化促进会“助推计划”资助下，上海交大将马紫峰等人发明的磷酸铁锂合成新技术专利整体转让，组建了中聚电池研究院，开展磷酸铁锂电池技术大规模推广，先后授权许可给多家企业实施，并发展出一批新的专利技术。
  2014年，在江苏省企业创新与成果转化专项资助下，由马紫峰担任首席专家，在江苏乐能建成25600吨/年的纳米磷酸铁锂生产线，产品应用于比亚迪、宁德时代等众多知名电池企业。
  2015年初，以吴锋、孙世刚、张锁江等专家组成的科技成果鉴定委员会一致认为：研究成果系统性强，在材料合成理论、工艺与电池设计方面均有重要创新，在磷酸铁锂材料合成反应及材料纳米化方面的研究成果处于国际先进水平，所提出的单质铁原子经济性磷酸铁锂合成反应为国际首创。

  攻克技术难题，优化产品性能，助力成果推广应用

  要制造一颗性能优异的动力电池，不仅需要有优异的正极材料，还需要对电池材料的化学体系进行优化，寻找合适的负极材料和电解质。另外，动力电池制造过程工艺对于改善电池性能也十分重要。
  马紫峰团队发明了一种涂液的配置及其涂敷的方法，提出了相应工艺，优化了技术参数，形成一种超高倍率、超长循环寿命纳米磷酸铁锂动力电池及其制造新方法，并解决了磷酸铁锂电池低温冷启动和高倍率问题。
  2015年，连续获得江苏省企业创新与成果转化专项资助，与江苏中兴派能合作开展低温高倍率磷酸铁锂动力电池的研发与产业化，被广泛应用于移动通讯基站。
  为表彰其在江苏实施产学研的突出成绩，2016年，马紫峰教授被江苏省委组织部授予“江苏省双创人才”，并与团队成员廖小珍、何雨石一起先后入选扬州市“绿杨金凤计划”。
  电池管理系统设计是电池成组应用到电动汽车与储能中十分重要环节。动力电池系统还有多少电量，直接影响到汽车的续航里程。电池的电量多少可以用电池荷电状态（SOC）来描述，SOC是一个复杂动态变化过程，与电池系统工作温度、充电与放电速度密切相关。团队基于电池反应/传递机理及运行特性分析，开发相关技术，建立了新的SOC估计模型。
  与国际先进指标相比，该模型对电池健康状态的估计精度提高了约5个百分点，达到97%。另外，团队还与比亚迪合作开发了基于滚动时域优化的SOC估计模型，将SOC估计精度进一步提高到99%。相关理论成果发表在《美国化工学会会志》《化学工程科学》等权威期刊。

  经过十五年的产学研合作，磷酸铁锂动力电池技术不断完善，中国已经成为磷酸铁锂电池制造及应用世界第一大国，磷酸铁锂动力电池已在电动大巴、电动物流车、乘用车上得到广泛应用，以磷酸铁锂为动力的电动大巴还出口到美国、日本、英国、欧洲和大洋洲。
  应用了磷酸铁锂动力电池的用户端储能电站已经连续稳定运行多年，并获得美国市场及欧洲相关领域权威机构的认可，先后荣获“2015年度北美地区集中式储能创新奖”，以及德国清洁科技研究所授予的2017年度全球储能“科技驱动者（Tech Driver）”大奖。
  随着新能源汽车产业政策不断完善和科学化，可以预见，磷酸铁锂动力电池在电动大巴、大型交通物流工具，大规模储能系统中将长期发挥作用，造福于人类 。

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高比能长寿命钠离子电池正极材料制备及电极/电解质界面结构特性研究
批准号        21938005       
学科分类        能源转换与储存工程技术 ( B081005 )
项目负责人        马紫峰       
依托单位        上海交通大学
资助金额        300.00万元       
项目类别        重点项目       
研究期限        2020 年 01 月 01 日 至2024 年 12 月 31 日