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纳米储能领域多项难题,武汉理工大学

来源:楷模 时间:2024/9/11
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极目新闻记者张渊郭会桥

通讯员谢小琴

“新买的手机可能一天充一次电,用了一段时间,你会感觉越来越费电,一天变成充两次,甚至需要充好几次电。如何延长电池的使用寿命,这就是我的研究方向之一。”11月7日,极目新闻记者从武汉理工大学获悉,“荆楚楷模”年7—8月上榜人物名单日前揭晓,武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室研究员徐林上榜。这位36岁的博士生导师,在纳米储能领域取得多次原创性攻关突破。他一边扎根科研,一边站稳讲台,正在科研之海中留下一道道坚定奋进的人生航迹。

武汉理工大学研究员博士生导师徐林

为了制备更强大电池,他打破国际惯例

年,18岁的徐林考入武汉理工大学材料科学与工程学院。大一时他便自告奋勇,跟着导师麦立强教授进实验室做项目。“锂离子电池在生活中随处可见,如手机电池、电动车电池等,而电池能储存电能的关键在于正、负电极材料。我主要研究正极材料,目的是优化电池性能,如储存更多电能,更快地充满电。”如何给各种动力设备安上更强大的电池“心脏”,当时国际上普遍认为,把电极材料纳米颗粒的尺寸做得越小越好。但徐林在电池的制备过程中发现,纳米材料颗粒越小,越容易产生团聚,反而会阻碍电池性能。“就像灰尘和石块,虽然一粒灰尘的体积比一个石块要小,但灰尘更容易聚集,这对电池的性能影响非常大。”

一边是国际惯例,一边是自己的发现,年轻的他选择走一条别人没走过的路。徐林介绍,提升电池性能的主要途径有两个,一是寻找好的材料,以钒元素为主的一系列材料就是很有潜力的电极材料;有了好的材料还要用好它,这就是第二条途径:把好的材料做成好的“形状”,这个“形状”是指微观形貌。比如,一个方形纸盒子,可以用小球装满,也可以用纸片装满,还可以用毛线装满。小球、纸片和毛线就可以比作是盒子内部的“微观形貌”。同样,电极材料可能分别是由球状、片状、线状材料组成的,虽然肉眼看不出什么差别,但这不同形状的材料构成的整体却可以显示出不一样的电池性能。“其中,线状材料也就是我所研究的纳米线,通常直径只有人头发丝的万分之一,可以构成连续的电子和离子传输网络,使得电池的性能大幅度提高。”在这个思路下,徐林开创分级结构的超长钒系纳米线,把纳米短棒连成纳米线,利用线的作用力抑制纳米材料团聚,大幅提升了电池的容量和循环稳定性。他和团队成员研发的锂离子电池,可以实现次稳定循环,大大领先于当时的行业水平。

“只模仿别人的材料进行实验是不行的,我们要掌握属于我们自己的合成新材料的方法,要将‘卡脖子’技术掌握在自己手里。”徐林指导的博士研究生杨中卓向记者介绍,徐老师经常说起这句话,也“时刻警醒着我们。”

徐林在实验室

他参与研究的成果,获国家自然科学二等奖

随着智能手机和新能源汽车的普及,电池容量衰减大家都深有体会。电池续航能力不仅是消费者

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