佐治亚理工学院储能、催化领域教授简介

佐治亚理工学院（Georgia Institute of Technology），简称Georgia Tech，也被简称为Gatech或GT，建校于1885年，是坐落于美国东南部第一大城市亚特兰大的世界顶尖研究型大学，美国大学协会成员。它与麻省理工学院和加州理工学院并称为美国三大理工学院。

Faisal Alamgir 

【教育背景】

2003年，里海大学，材料科学与工程博士

1996年，科尔学院，物理与数学学士

【研究领域】

利用电子显微镜和各种光谱学研究大块金属玻璃，以便从下至上解释它们的高玻璃形成能力。这项工作还涉及基于电子显微镜的探测亚纳米级结构技术的发展。在获得博士学位后，他在布鲁克海文国家实验室（BNL）和纽约城市大学亨特学院之间共同担任了博士后职位，为期两年，他从事基于同步加速器的原位光谱技术的开发，用于动态纳米级研究二次电池和燃料电池材料。主要研究兴趣：

1、能量转换存储和捕获材料

表面原子，电子，形貌结构

光/电催化：燃料电池，水分解，产氢

储存电化学能；碱/碱土离子电池（例如，Li，Na，Mg离子）

原位实验方法在能源应用中的材料发现

用于能量捕获，转换和存储的纳米纹理材料

2、纳米和纳米尺度结构

使用基于同步加速器的技术的局部原子/电子结构

电子显微镜（TEM）中类似同步加速器功能的开发，以获得原子特定的径向分布函数

【个人主页】

http://www.mse.gatech.edu/people/faisal-alamgir

【成果介绍】

磷化铁（FeP）由于其高比容量而被认为是Li / Na离子电池的潜在阳极。然而，差的电导率以及快速的容量降低是其电网应用的障碍。在这里，我们表明具有嵌入在导电碳基质中的FeP纳米颗粒的多孔复合纳米纤维（NF）可用作锂离子和钠离子电池的高性能阳极。 FeP/C复合NF可以通过电纺，碳化，氧化和磷酸化的组合来生产。作为锂离子电池的负极，该复合材料可显示出超过1100 mAh g^-1的比容量，这是商用石墨负极的3倍。即使以快速的充电/放电速率，它也表现出1000次循环的稳定性能。同样重要的是，FeP/C复合材料可用于Na储存，比容量高达760 mAh g^-1，具有出色的循环稳定性，比没有碳基质的FeP颗粒好得多。这些结果强调了FeP / C复合材料合理设计的重要性，其中碳基体不仅可以增强电荷和离子传输，还可以最大程度地减少循环时的结构变化。

Yang Y, Fu W, Lee D C, et al. Porous FeP/C composite nanofibers as high-performance anodes for Li-ion/Na-ion batteries[J]. Materials Today Energy, 2020, 16: 100410.

Zhiqun Lin 

【教育背景】

2002年，马萨诸塞大学，高分子科学与工程博士

1998年，复旦大学，高分子科学硕士

1995年，厦门大学，材料化学学士

【研究领域】

林志群现任佐治亚理工学院材料科学与工程教授。他的研究专注于纳米结构功能材料（NanoFM）。他的研究小组目前正在研究的材料种类繁多，包括基于聚合物的纳米复合材料，嵌段共聚物，聚合物共混物，共轭聚合物，量子点（棒，四脚架，导线），磁性纳米晶体，金属纳米晶体，半导体金属氧化物纳米晶体，铁电纳米晶体，多铁性纳米晶体，上转换纳米晶体，热电纳米晶体，核/壳纳米颗粒（nanorods），中空纳米晶体，Janus纳米晶体，纳米孔，纳米管，分层结构和组装的材料以及半导体有机-无机纳米杂化物。

他的研究目的是了解这些纳米结构材料的基本原理。他的小组打算以精确可控的方式创建这些纳米结构，并在开发多功能材料的过程中探索结构-特性关系，这些材料可潜在地用于能量转换（例如，太阳能电池，光催化和制氢）和存储（例如，电池） ），电子，光学，光电，磁性材料和设备，纳米技术和生物技术。当前的研究项目是：

1、单分散功能纳米晶体（即普通，核/壳，中空和Janus纳米晶体）的通用且稳健的策略

2、太阳能转换材料

3、储能材料（锂离子电池）

4、氢气产生和光催化材料

5、热电材料

6、聚合物和纳米晶体的自组装

7、功能性纳米复合材料

8、非线性功能均聚物和嵌段共聚物的合成，表征和自组装，是通过活性聚合（例如ATRP和RAFT）和点击反应的结合

【个人主页】

http://www.mse.gatech.edu/people/zhiqun-lin

【成果介绍】

合理设计具有互连纳米结构的无粘合剂电极材料的能力，对于具有长循环和出色的倍率性能的锂离子电池（LIB）来说，是非常需要的。这种在纳米结构之间包含孔的电极使电解质与大面积接触，与集流体的导电性提高，并且具有良好的结构稳定性和机械完整性。在此，我们首次报道了LIB中CuO电极出色的循环稳定性和倍率性能。 CuO纳米迷宫（NLs）由基于铜箔的密集交错纳米壁组成，是通过基于溶液的简便蚀刻工艺制成的。值得注意的是，发现在相邻的CuO纳米壁之间和在纳米壁内普遍存在宏观和介观孔（即，形成分层的多孔CuO NL）。有趣的是，CuO NLs阳极具有超长的循环稳定性，即800次循环后的比容量为320 mA h g-1，而在1 A g-1的高电流密度下容量不衰减。

Jia, Y. Wang, X. Liu*, S. Zhao, W. Zhao, Y. Huang, Z. Li*, and Z. Lin*, "Hierarchically Porous CuO Nano-labyrinths as Binder-free Anodes for Long-Life and High-Rate Lithium Ion Batteries”,Nano Energy. 59, 229 (2019).

Matthew McDowell

【教育背景】

2013年，斯坦福大学，材料科学与工程博士

2011年，斯坦福大学，材料科学与工程硕士

2008年，佐治亚理工学院，材料科学与工程学士

【研究领域】

马修·麦克道尔(Matthew McDowell)博士于2015年秋季加入佐治亚理工学院，担任助理教授，同时受聘于乔治·w·伍德拉夫机械工程学院(George W. Woodruff School of Mechanical Engineering)和材料科学与工程学院(School of Materials Science and Engineering)。在此之前，他是加州理工学院化学与化学工程系的博士后学者。麦克道尔博士的研究小组致力于了解能源和电子设备的材料在运行过程中如何变化和转换，以及这些转换如何影响性能。该小组使用原位实验技术来探测材料在现实条件下的转变。该小组取得的基础科学进展指导了突破性新设备的材料工程。小组目前的项目主要集中在: 1)碱离子电池的电极材料，2)固态电池的材料，3)电子和催化用硫族化合物材料的界面，4)制造纳米金属的新方法。

【个人主页】

http://www.mse.gatech.edu/people/matthew-mcdowell

【成果介绍】

在此观点中，我们重点介绍了与固态电池中锂金属阳极集成相关的最新进展和挑战。尽管先前的报道表明固体电解质可能不能被锂枝晶穿透，但是在各种电解质组成和循环条件下，这一假设已被推翻。在这里，我们描述了无机和有机固体电解质中锂枝晶生长和相间形成的机理的起源和重要性。结合真实和相互空间成像和建模的多峰技术对于充分了解这些界面处的非平衡动力学是必不可少的。目前，大多数关于固体电解质界面上锂电极动力学的研究都是以对称的Li–Li构型完成的。为了充分了解锂金属阳极带来的挑战和机遇，必须进行全电池实验。最后，就压力，几何形状和侵入协议而言，工作条件对固态电池的影响很大程度上未知。鉴于该领域的快速发展和固体电解质的多样化，我们强调需要详细报告实验条件和整个固态电池领域的测试标准化。

K. B. Hatzell, X. C. Chen, C. L. Cobb, N. P. Dasgupta, M. B. Dixit, L. E. Marbella, M. T. McDowell , P. P. Mukherjee, A. Verma, V. Viswanathan, A. S. Westover, W. G. Zeier "Recent Progress and Future Outlook on Lithium Metal Anodes for Solid-State Batteries," ACS Energy Letters,2020, 5, 922-934.

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.9b02668

Meilin Liu

【教育背景】

1989年，加州大学伯克利分校，材料科学与工程博士

1986年，加州大学伯克利分校，材料科学与工程硕士

1982年，华南理工大学，材料科学与工程学士

【研究领域】

 Liu团队的主要兴趣在于从根本上理解结构、组成、形态和缺陷对离子和电子导体的电、化学、催化和电化学性能的影响，特别是沿表面、跨界面和通过复杂电极的电荷和传质。我们尤其感兴趣的是开发新的战略和新型材料，以实现高效和低成本的化学和能源转化。我们的研究活动主要集中在薄膜、薄膜和纳米结构电极的合成和制备、原位表征和多尺度建模，以实现具有独特功能的材料和结构的合理设计，实现高效的储能和转换。

1、用于化学和能量转换的离子和电子导体的设计、合成、制造、表征和应用;

2、涂层、薄膜、薄膜、具有纳米结构表面或界面的多孔电极和固态离子器件的制备和评价;

3、利用拉曼光谱(包括表面增强拉曼散射)、x射线技术、质谱分析和阻抗谱技术探测和绘制电极表面和界面上吸附的物质和初始相，为电极过程的机理提供重要的见解。

【个人主页】

http://www.mse.gatech.edu/people/meilin-liu

【成果介绍】

随着柔性和可穿戴电子设备的发展，对高能量密度和耐久性的柔性电源的需求迅速增加。金属空气电池由于其优良的理论能量密度，被认为是最有希望的应用。特别是锌空气电池和锂空气电池，由于其在提供高能量密度的同时保持较长的使用寿命的潜力而受到广泛关注。虽然在提高这些电池的电化学性能方面取得了重大进展，但在实现可穿戴电子设备所需的机械灵活性的同时保持高性能方面仍存在许多技术挑战。本文介绍了柔性锌空气电池和锂空气电池发展的最新进展和面临的挑战。我们首先概述了在探索各种电池配置以有效地适应与使用柔性电子设备相关的压力和应变方面的最新创新。在这之后，详细回顾了在柔性电池组件的设计方面取得的进展:金属电极、电解质膜和空气电极。此外，还讨论了工作条件对电池性能和耐用性的影响，包括工作温度和环境空气中常见的污染物(如二氧化碳和湿气)的影响。最后，指出了新一代柔性金属空气电池的发展面临的挑战，以及进一步的研究方向和展望。

Peng Tan, Bin Chen, Haoran Xu, Houcheng Zhang, Weizi Cai, NI Meng, Meilin Liu, Zongping Shao, "Flexible Zn-and Li-Air Batteries: Recent Advances, Challenges, and Future Perspectives", Energy Environ. Sci. , 2017, | DOI: 10.1039/C7EE01913K

本文由zhuangzl供稿

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