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南科大材料系纳米能源实验室

发布日期:2020-04-27

总体介绍

南科大材料系纳米能源实验室成立于2017年,现有团队成员20余人。团队带头人谷教授主要从事能源材料科学研究,研究领域包括基于原位透射电镜研究能源材料、高性能催化剂和电池研发。

谷教授在国际知名学术期刊上发表英文论文100余篇,取得多项国际同行高度认可的标志性科研成果。Google Scholar引用7800余次,其中ESI他引统计近5000次,ESI高被引论文共9篇。特别是加入南方科技大学后,取得多项研究进展,发表文章50余篇,包括Nature Communications, ACS Nano, Advanced Science等期刊论文,提交专利申请8项,并指导南科大本科生在Applied Catalysis B, CatalysisScience &Technology等著名杂志发表一作文章,并获得UCLA博士全额奖学金。 

谷猛教授于2015年,获得美国电镜学会重要奖项Albert Crewe Award,该奖项每年仅一人获奖,用于表彰谷教授在能源表征方面的创新突破。2019年谷教授被授予深圳市青年科技奖,用来表彰其在能源领域的突出贡献。


研究方向

1.可充电电池与高性能催化剂的研发,包括工业催化,环境净化催化剂,金属空气电池,液态电解质电池,以及全固态电池。南方科大拥有先进球差电镜,环境电镜设施,可以提供最前沿的表征;

2.透射电镜方向:在原子尺度动态的研究锂离子电池,固态电池,和催化剂的失效机理,给材料设计提供重要反馈。


研究成果

Selected Recent Publications:  

  1. Energy &EnvironmentalScience, 2019,12, 1000-1007

  2. ACS Nano 2019, 13, 8,8865-8871

  3. ACS Nano2019,https://doi.org/10.1021/acsnano.9b07961

  4. Advanced Science,https://doi.org/10.1002/advs.201901279

  5. Small, 2019, 1903122

  6. Analytical Chemistry,2019, 91,17, 11055-11062

  7. ACS Catal.2019, 9, 6252−6261

  8. Applied Catalysis B:Environmental, 2018,237, 1130-1138

  9. Energy Storage Materials,2019,18,125-132  

  10. J. Mater. Chem. A, 2019, 7,23812–23817

  11. NatureCommunications 8,14101

  12. Nano Energy, 49, 2018,434-452


产业化情况

1. 围绕催化剂的应用基础研究,基于工业生产对新型高性能清洁催化剂的迫切需求,从材料-性能-机理-应用进行贯通式研发,实现大批量低成本实用催化剂的研发、完善和升级。目前已申请专利八项,其中美国专利1项。绿色催化剂的产业化制备与性能研究正在稳步进行。

2. 采用全新的固态电解质取代当前有机电解液和隔膜来制备固态电池,具有高安全性、高体积能量密度,同时与不同新型高比能电极体系(如锂硫体系、金属-空气体系等)进行适配研究,可进一步提升质量能量密度,并配套南科大先进的球差电镜对其进行表征与机理研究,并采用更简单安全的方法来制备固态电解质,从而促进固态电池的产业化。


解决的社会问题或回应的社会需求

1. 面对资源短缺、环境和能源的危机,开发可持续发展的清洁能源已成为当前高速发展的深圳的重要选择。针对目前清洁能源材料发展的瓶颈问题,响应社会对清洁能源材料发展的号召,以实现面向该领域应用的高性能低成本绿色电极催化剂开发为研究目标,通过对贵金属与载体配位结构的设计,提升催化剂活性位点的利用率等一系列研究策略,研究催化剂服役过程中结构性能演化关系,理解绿色催化剂结构-性能关系的调控机制,获得高性能高稳定性且廉价的绿色催化剂。进一步研究催化剂在燃料电池、电解水等相关领域的表现,结合工业发展的需求,推动绿色能源材料产业的发展回馈社会需求。

2. 化石能源储量有限,人类社会可持续发展面临严峻挑战。发展可再生能源,减少对化石燃料的依赖,将解决能源供应的问题,是一个国家安全、全面、协调、可持续发展的战略举措。新能源作为 21 世纪全球经济发展的动力点,包括太阳能、 核能、风能、地热能、潮汐能等各种新能源的发展十分迅速。但是几乎所有的新能源都有地理空间限制,并伴随着严重的间歇性,均需要有经济、高效的储能体系作为支撑。

锂离子电池的发展已陷入了瓶颈期,发展新型的固态电池作为下一代的储能方案成为了全世界众多研究机构,企业关注的焦点。国务院发布的《中国制造2025》规划中明确提出了对单体动力电池比能量的战略布局,高比能、高安全、长寿命和低成本固态锂离子电池,是我国实现新能源汽车“纯电驱动”技术转型战略的关键和重要支撑。为了研发新一代的高性能固态电池,我们从发展新的电解质材料和界面性能的调控和优化两条技术路径出发,加快固态电池的产业化步伐,助力《中国制造2025》的国家战略。



课题组成员

谷猛教授(带头人)

祝远民(研究助理教授)

王琦、杨旭明、向书槐(博士后)

史晓波、冯世辉、孙丛立、韩韶波、蔡超(实验员)

杨飞、王菁、李铖(博士生)

李婵、邹育澄、赵海燕、吴多杰、龚志刚(研究生)

王致远、曹玉林、谢祥豪、涂皖欣(本科生)

陈嘉莉(秘书)