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电极-电解液界面的等电势分子模拟研究

发布日期:2023-04-25      点击:

报告摘要

电极与电解液形成的复杂固液界面在二次电池和超级电容器等电化学储能器件中扮演着重要角色;准确揭示这些固液界面的微观结构及其动态形成过程,有助于认知其储能机理,以研发出高性能储能器件。近年来,我们开发等电势分子模拟方法与技术,模拟刻画了锂离子电池与超级电容器的储能界面,探究了电极-电解液界面的复杂微观结构和动态形成过程与储能性能之间的关联机制,为新型储能技术的研发提供了新思路。本报告的主要内容包括:提出了可扩展的二次型等电势算法模型,开发了能准确施加电压/电流的分子动力学模拟技术与软件,可高效模拟充放电过程中电极与电解液形成的动态复杂固液界面;以具有不同拓扑结构与表面特征的电极和具有不同分子构型与物化性质的高浓电解液组成的复杂体系为研究对象,解析了杂质/添加剂对储能界面微观结构与工作电压的影响机理,以此提出了定向调控界面结构以提高工作电压的可行策略;探究了具有不同孔型结构的纳米孔内的离子传输及其储能性质,发现了特定纳米孔强化离子传输的新规律,提出了能同时提高能量密度和功率密度的储能方案。

报告人简介

冯光,男,1980年9月生。华中科技大学能源与动力工程学院教授/博导,英国皇家化学学会会士。2002、2005年分别获华中科技大学学士、硕士学位,2010年获美国Clemson大学博士学位;随后在美国Vanderbilt大学和能源部FIRST能源前沿研究中心先后以博士后和研究助理教授从事研究工作,2013年11月加入华中科技大学能源与动力工程学院和煤燃烧国家重点实验室任教授/博导。近些年来,一直从事与电化学界面结构和离子输运相关的基础问题研究,在有关超级电容器/锂离子电池储能机理与优化设计方面做出了一些成果:编纂百科全书1卷、发表英文书籍3章、SCI论文百余篇。近五年,发表第一/通讯作者论文33篇(包括Nature Materials、Nature Computational Science、Nature Communications、Physical Review X、Angewandte Chemie等);获湖北省自然科学一等奖1项(排名1);任Energy Advances创刊副主编,ChemElectroChem、Fluid Phase Equilibria和Journal of Ionic Liquids的编委。

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