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北京大学深圳研究生院新材料学院（图）
北京大学 深圳 研究生院 新材料学院
2023/5/16
新材料学院创建于2013年，是一所北大传统、深圳活力的新兴院系。 学院致力于新材料“基因组 ”与清洁能源体系的研发，重点领域包括清洁能源的采集（热电、太阳能电池）、存储（储能和动力电池）与应用（新能源汽车、新型有机光电显示、照明）及通过高通量的材料计算、合成与检测等新材料“基因组 ”技术开展关键材料等研究，为新能源、新材料产业的发展提供技术支撑。
深入理解与分析电池（包括锂离子、钠离子、空气电池等）运行过程中的体相和界面行为对于电池性能的持续改进具有重要意义。电化学石英晶体天平（EQCM）离子称量技术是实现这一目标的有力工具，因为它可以在原位工况下研究电池各种现象，包括电极内的离子插入/脱嵌、电解液中的固体成核、界面形成/演化和固液配位等。因此，电化学石英晶体天平对于分析电池中体相与界面的现象与机制具有重要意义。
近日，北京大学深圳研究生院新材料学院潘锋教授课题组和美国国家同步辐射光源NSLS II白健明教授、Brookhaven国家实验室王峰教授、美国陆军实验室许康教授合作，开发了一种全新高效的微波水热合成方法。如图1所示，通过原位同步辐射XRD追踪了层状正极材料Li（Ni1/3Mn1/3Co1/3）O2 （NMC333）的微波水热合成过程，发现氢氧化物前驱体在160℃的低温下极短时间内（4分钟）就转变为...
中国科学院化学所与北京大学深圳研究生院新材料学院联合团队（姚建年院士、潘锋教授、骆智训研究员）基于自主研制的深紫外仪器平台，并结合量子化学计算，发现了具有特殊稳定性的类钙钛矿结构中性团簇Co13O8，是新型的“金属氧立方”（metalloxocubes）团簇，具有独特的立方芳香性，这类新型的氧钝化金属团簇有望用作新型“基因”开发新材料。研究成果以“Co13O8—metalloxocubes: A ...
下一代电池要用更高能量密度的锂金属和钠金属作为锂电池和钠电池负极材料，要解决的关键科学和技术问题是如何控制和抑制金属的枝晶生长，因此从理论上研究金属晶体微观生长机理至关重要。金属晶体的生长模拟可分为两大类：一类基于第一性原理计算密度泛函理论（Density functional theory, DFT），另一类基于半经验原子间势场（Molecular dynamics force fields, ...
近，北京大学深圳研究生院新材料学院潘锋和吴忠振团队成功制备出一种含有负表面能θ-Al2O3纳米材料修饰的多相氧化铝与纳米/微米空隙结构组合形成新型无机超疏水涂层复合材料，进而提出由 “正+负+零”表面能组合材料形成新一代的纯无机超疏水材料结构。
近日，新材料学院潘锋团队在国际著名期刊《先进能源材料》上发表题为“Revealing the Short-Circuiting Mechanism of Garnet-BasedSolid-State Electrolyte”（Advanced EnergyMaterials, IF = 21.875, 2019, 9, 1900671）封面文章，系统研究了石榴石类固态电解质临界电流密度关键因素及...
北京大学深圳研究生院新材料学院潘锋团队近年承担了国家材料基因组工程研发固态电池及关键材料的项目，构建有60多万独立晶体结构的大数据系统（www.pkusam.com）并且尝试应用人工智能机器学习的方法来加速新型材料的发现。在以往的研究中，机器学习方案的成功是基于数据库中数据的共同趋势，通过这样的共同趋势训练，开发的模型可以应用于预测大多数化合物的结构与性能的关系。这对通常的化合物是有效的、准确的，...
北京大学深圳研究生院新材料学院潘锋团队作为“国家重点研发计划材料基因工程关键技术与支撑平台”的牵头实施单位，近年来始终坚持探索统治材料内在规律的关键基本要素——晶体中的结构基元，以及其连接和相互作用，不断取得进展。结构基元是由原子（或离子）构成，传统的硬球模型假定离子的大小是固定的；而事实上，离子的大小与其存在的结构基元的环境是有关的。1927年，Pauling根据原子的核间距，用半经验方法推出大...
光解水、电解水和光电解水制氢具有水资源资源丰富、可循环以及可与燃料电池相结合等优势，是实现清洁能源和氢能经济可持续发展的重要途径。但阳极氧析出反应（Oxygen evolution reaction, OER）是复杂的四电子反应过程，具有较高的过电势，是阻碍电化学水分解制氢的关键因素。贵金属Ru和Ir的氧化物是公认的性能最优的OER催化剂，但其昂贵的价格及稀缺性制约了其大规模应用。因此，发展可替代...
锂离子电池作为高效的能量存储系统在交通运输领域具有广泛的应用，包括混合式动力电动车（HEV），插电式混合动力汽车（PHEV）和电动汽车（EV），但是现有商用的锂离子电池正极材料不能够满足人们对于能量密度、倍率性能以及稳定性的需求。LiNixCoyMnzO2的安全性、流程繁琐性等问题阻碍了大规模的使用；尖晶石锰LiMn2O4面临严重的容量衰减问题；安全性能好且廉价的LiFePO4摆脱不了低工作电压、...
北京大学新材料学院发现新型单双层二维材料及在锂电池中应用（图）
新型单双层二维材料 锂电池
2015/11/27
自石墨烯发现以来，单层与几层二维材料成为科学研究和产业应用的持续热点。1997年，Goodenough教授首次发现LiFePO4（磷酸铁锂）材料在锂电池中有优异的性能，这种材料具有结构稳定、循环可逆性好、安全性能好、环境友好（无毒）等优点，已应用在电动汽车动力电池领域，例如比亚迪电动车的所谓“铁电池”用的正极材料就是LiFePO4。
锂离子电池作为一种清洁能源存储器件，已在我们的日常生活中发挥着重要作用，比如电子器件、电动汽车和国防军事等。三元材料是目前锂离子电池广泛应用的正极材料（如大多数手机和特斯拉电动汽车所采用的正极材料），也是北京大学深圳研究生院新材料学院协同深圳企业正在开展的国家电动汽车动力电池重大创新工程的关键正极材料。锂离子电池领域研究了几十年，研究最为广泛的一类材料。随着目前动力电池的需求越来越高，对锂离子电池...
氧化锌是一种重要的过度金属氧化物，拥有3.37ev的直接带隙和60mv激发结合能，它是一种优秀的半导体材料。最近，不同维度的微米或者纳米尺度的氧化锌材料吸引了大部分人的注意，因其在光电设备、光催化、传感器、药物传输和染料敏化太阳能电池方面有巨大的应用，所以对氧化锌的研究显得十分重要。