厦门大学赵金保

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赵金保 厦门大学特聘教授，博士生导师。现任新能源汽车动力电源技术国家地方联合工程实验室(厦门大学)主任、电化学技术教育部工程研究中心主任、福建省新能源汽车动力电池及储能关键材料工程实验室主任等职。社会兼职包括，国家重点研发计划可再生能源与氢能专项专家组成员、科技部国家高技术研究发展计划先进能源领域主题专家、教育部科学技术委员会能源与交通学部委员、中国电化学学会化学电源领域委员、中国化学与物理电源行业协会理事等。长期从事化学电源（特别是锂离子电池）和功能性高分子材料的研发和商品化工作，特别是在日本日立集团工作的十多年间，一直从事锂电池等化学储能关联的研发工作，是最早在国外跨国企业从事锂离子电池研发的中国人研究员之一。已在全世界（主要申请国为日本、美国、中国）申请发明专利100多项，其中60多项专利已获授权，多次荣获技术发明社长奖（公司最高奖之一）等表彰。高性能的功能性电解液、高安全性隔膜材料、硅基负极材料等代表性研究成果（技术发明）已广泛在国内外的大型企业应用。2011年初全职回国工作。主持和承担国家科技部、国家自然科学基金委、福建省、厦门市及企业委托科研项目多项。主要研究方向为电化学（化学储能），研究内容包括：储能材料设计、合成及产业化；高性能锂离子电池及其电极的设计；锂离子电池用电解液和关联添加剂的开发；锂离子电池的生产工艺的开发；电动汽车用大型锂离子电池及新电池体系的研发、燃料电池等。


主要社会兼职
国家重点研发计划可再生能源与氢能专项专家组成员
国家科技部“863计划”先进能源领域主题专家
教育部科学技术委员会能源与交通学部委员
厦门市特聘专家
中国长城资产管理公司 特聘专家
新能源汽车动力电源技术国家地方联合工程实验室(厦门大学) 主任
电化学技术教育部工程研究中心 主任
福建省新能源汽车动力电池及储能关键材料工程实验室 主任
厦门大学工程技术学部(工学部)委员
“2011计划”能源材料化学协同中心化学储能研究部PI
固体表面物理化学国家重点实验室（厦门大学）研究员，室务委员
中国电化学学会化学电源领域委员
中国化学与物理电源行业学会专家委员会委员
中国化学与物理电源行业协会储能应用分会专家委员会副主任委员
《电化学》杂志编委
《储能科学与技术》杂志编委

各种荣誉
1)  1989年，航天工业部技术进步二等奖；
2)  2000年，日立麦克赛尔公司社长战略发明奖；
3)  2001年，日立麦克赛尔公司事业Group长技术一等奖；
4)  2010年，日立研究所 Spot Award奖；
5)  2011年，入选厦门市首批海外高层次人才(创新型)；厦门市特聘专家；
6)  2012年，入选福建省第二批“百人计划”；
7)  2012年，入选2011年度福建省高校领军人 才资助项目;
8)  2014年，厦门大学何宜慈讲座教授奖教金；
9)  2014年，中国侨联创新成果奖；
10)  2014年，中国航空工业集团科技进步二等奖；
11）2015年，厦门大学科技成果转化特别贡献奖；
12）2017年，福建省科学技术进步二等奖；
12）2018年，厦门市科技重大贡献奖；
12）2018年，中国专利优秀奖。

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有机无机复合固态电解质由于其可加工性优异等优点成为研究热点。但是传统的涂覆工艺容易造成纳米填料团聚，不仅影响电解质膜离子电导率的进一步提升，而且会造成电解质膜离子传输不均匀，进而诱发锂枝晶快速生长，成为电池的安全隐患。因此防止纳米材料团聚，开发新型制膜工艺具有十分重要的意义。

       厦门大学赵金保课题组通过简单的喷雾造膜工艺，制备复合电解质膜，提升电解质膜的均一性。在喷雾过程中，易溶解的锂盐及PVDF包裹在纳米LLZO颗粒表面，防止纳米颗粒的团聚。填料均匀分布提升了电解质膜的离子电导率、机械强度及电化学窗口。原子力显微镜证明，喷雾工艺所制备的复合电解质膜具有更均匀的表面杨氏模量及电场分布。进一步的锂对称电池测试表明，复合电解质膜具有更优异的抑制锂枝晶能力。电解质能够实现LiCoO2/Li电池室温下的循环。更重要的是，喷雾制膜工艺简单易行，有实现规模化制备的潜力，有望成为固态电解质膜的重要制备工艺。
      文章信息
      Zehao Zhou, Tong Sun, Jin Cui, Xiu Shen, Chuan Shi*, Shuang Cao & Jinbao Zhao*. A homogenous solid polymer electrolyte prepared by facile spray drying method is used for room-temperature solid lithium metal batteries. Nano Research https://doi.org/10.1007/s12274-021-3683-6.

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三元镍钴锰正极材料由于具有高容量和相对低的成本被认为是下一代高能锂离子电池正极材料之一，然而，循环不稳定性限制了其进一步发展。广泛使用的三元镍钴锰正极材料是一种由细小一次颗粒组成的二次颗粒，充放电过程中随机取向的一次颗粒引起各向异性的应力和体积变化，导致晶界处不可避免地产生裂纹，阻碍电子传输；同时电解液通过裂纹侵入二次颗粒内部，电极材料与电解液界面副反应不断累积，导致材料结构稳定性下降、电池容量持续衰减。正极材料单晶化能够有效缓解裂纹的产生，然而，通过高温固相法合成的单晶材料在高温下发生粒子团聚，难以直接获得分散的一次颗粒，后续的操作如研磨和破碎用于分散团聚颗粒，导致形貌破坏和表面缺陷的形成。基于此，赵金保课题组通过一步熔融盐法制备了均匀、分散的高镍三元镍钴锰单晶颗粒，抑制裂纹的产生，同时颗粒表面原位生成的热力学稳定界面能够有效抑制材料结构劣化，使电极材料稳定性显著提高。

        高镍LiNixCoyMn1-x-yO2正极材料由于具有高容量和低成本的优势，已被广泛研究以提高锂离子电池（LIB）的能量密度。然而，二次粒子内部的各向异性晶体膨胀和收缩会在循环过程中在电极/电解质界面产生有害的微裂纹和严重的寄生反应，严重降低晶体结构和正极/电解质界面的稳定性，最终影响电池的使用寿命。在此，通过简便的熔融盐合成法在单晶高镍正极材料（SC811@RS）表面构建热力学稳定界面，同时抑制微裂纹的产生和界面寄生反应的发生。密度泛函理论计算表明，界面层的岩盐相结构的形成能（-1.958 eV）比体相层状结构的形成能（-1.421 eV）更低。这种热力学稳定的保护层不仅可以防止高反应性LiNixCoyMn1-x-yO2与电解质直接接触，而且可以减轻应力引起的结构变形，从而增强机械性能。拉曼光谱进一步证实了 SC811@RS 在颗粒、电极和时间尺度上优秀的结构可逆性和反应均匀性。因此，与多晶LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2（PC811）相比，SC811@RS 正极材料显着提高了循环稳定性。
         文章信息:H. Yang, X. Kong, J. Li, et al. In-situ construction of a thermodynamically stabilized interface on the surface of single crystalline Ni-rich cathode materials via a one-step molten-salt route. Nano Research. https://doi.org/10.1007/s12274-022-4768-6.

gongbai

我院赵金保教授/杨阳副教授团队在水系锌碘电池新型隔膜设计方面取得新进展，相关成果近期以“A Janus Separator based on Cation Exchange Resin and Fe Nanoparticles-decorated Single-wall Carbon Nanotubes with Triply Synergistic Effects for High-areal Capacity Zn-I2 Batteries”为题在线发表于Angewandte Chemie International Edition上（DOI: 10.1002/anie.202300418）。

        由于低成本和内在安全性，Zn-I2电池在水系锌金属电池(AZMB)家族中脱颖而出。然而，锌枝晶生长、聚碘化物穿梭效应和缓慢的碘氧化还原动力学导致Zn-I2电池的容量急剧衰减。而隔膜的改性，不涉及复杂的电极设计，是调节负极和正极界面环境的直接有效的方法。近日，厦门大学赵金保教授/杨阳副教授团队，设计了基于阳离子交换树脂和铁金属纳米颗粒修饰的单壁碳纳米管的Janus隔膜，通过三重协同效应同时解决上述三个关键科学问题。通过实验、DFT计算和分子动力学（MD）模拟计算方法深入研究电化学性能和改性机理。基于Janus隔膜设计的高面积容量Zn-I2电池实现30000圈的超长循环寿命，面积比容量高达3.6 mAh cm-2。
        该研究工作在我院赵金保教授和杨阳副教授的指导下，主要由我院2021级硕士研究生亢元红完成，并得到课题组研究生陈冠红、华海明、张明浩、杨锦、林鹏翔、杨慧雅、吕泽恒以及吴启龙协助。该工作得到国家自然科学基金（22109030, 22021001），中央高校基本科研业务费（20720220073）、云南省重点研发计划项目（202103AA080019）、福建省对外合作项目（2022I0002）支持。
        论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202300418