报告题目：基于电场理论的锂电池枝晶生长管理方法研究

报告人：杨诚博士（清华大学深圳研究生院）

报告时间：2018年11月27日（周二）下午14:00-16:00

报告地点：华南理工大学大学城校区B5-207会议室

    欢迎广大师生参加！

报告人简介：

杨诚现为清华大学深圳研究生院能源与环境学部副教授。他于2007年毕业于香港科技大学化学系，并在香港科技大学和美国佐治亚理工学院从事博士后研究，2011年9月入职清华，主要研究金属纳米结构在能源与电子领域的应用基础研究。迄今共发表学术论文80余篇，其中第一作者或通讯作者56篇，作为通讯作者发表影响因子>12的文章15篇.主要成果包括：1）提出了以化学动力学（非平衡态）为主要手段，对金属微晶构筑单元的几何形貌和组织结构进行精细操控的方法，揭示了金属微晶的选择性生长、成键机理、空间渗流等的构效关系；2）提出了以外部能量交互（外场作用）为主要手段的金属微晶阵列空间定向生长的方法，初步建立了金属成键—电磁场—热能之间的耦合机制，并基于上述研究进展开发出了一系列具有重大产业应用价值的功能元器件。曾获得清华大学学术新人奖（清华大学青年教师最高学术荣誉，每年获奖人数不多于10人）等荣誉，受邀在亚洲材料学大会(ICMAT)等学术会议上作邀请报告/口头报告20余次。担任Nat. Commun., Adv. Mater.等20多个学术期刊的审稿人。 

报告的摘要：

可充电金属阳极(如Li、Na和Zn)的理论比容量极高、还原电位极低，是未来高性能电化学储能技术的发展方向。然而，在实现更广泛的应用之前，仍然存在一些关键的挑战有待克服。其中广泛受到关注的问题包括不受控的枝晶生成、脆弱的固体电解质界面和低的库伦效率。其中，枝晶问题因为会导致刺穿隔膜引起短路，属于迫切需要解决的重要问题。为了获得安全、稳定和高效的锂金属阳极，我们基于电场理论，提出了实现更好管理枝晶生长的策略，包括：1）采用工业上可大规模实现的技术，获得内部横向分布电场的“蛇笼”状微室阳极阵列。通过控制充放电的容量，可令枝晶沿着平行于隔膜的方向生长从而减低短路的风险；该策略是首次尝试处理当大量呈现锂枝晶时的极端情况。2)常规三维多孔金属集流体不能很好解决电流密度过于集中在负极表面的问题，我们通过在多孔金属表面构筑介电层结构，使得整个阳极的电场强度分布更加均匀，实现了更加均匀和无枝晶的锂金属沉积。3)提出了一种电导率梯度结构的三维框架电极，其电导率和电场分布从底部到顶部逐渐变化，可以有效调节锂金属的沉积位置和生长方向。上述研究通过操纵金属阳极的电场分布和生长动力学，为解决枝晶安全问题提供了新的视角。