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郭玉国研究员
郭玉国，中科院化学所研究员，博士生导师。2004年于中国科学院化学研究所获博士学位。2004-2006年在德国马普固体研究所从事博士后研究工作。2006-2007年被聘为马普固体研究所Staff Scientist。2007年加入中科院分子纳米结构与纳米技术院重点实验室任研究员、博士生导师、课题组长。2012年获得国家杰出青年基金资助，2016年入选科技部创新人才推进计划。
现兼任中国化学会青年化学工作者委员会副主任、中国化学会电化学委员会委员和“化学电源”分会主席、中国化学会纳米化学专业委员会委员、中国材料研究学会青年工作委员会理事、中国硅酸盐学会固态离子学分会理事和副秘书长。应邀担任美国化学会ACS Applied Materials & Interfaces副主编， Nano Research、Energy Storage Materials、ChemElectroChem、Solid State Ionics、eScience、《中国科学：化学》、《电化学》、《储能科学与技术》等10余种国内外期刊的编委。
长期从事能源电化学与纳米材料的交叉研究，在高比能锂离子电池、锂硫电池、固态电池、钠离子电池等电池技术及其关键材料方面取得一些研究成果，致力于推动基础研究成果的实际应用，开发出的高性能硅基负极材料实现了产业化。在Nat. Mater.、Nat. Energy、Nat. Commun.、Sci. Adv.、Acc. Chem. Res.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Adv. Energy Mater.、Chem、Joule、Energy Environ. Sci.等期刊上发表SCI论文350余篇，他人SCI引用超过40000次，h-index为106，2014-2020连续七年被科睿唯安评选为全球“高被引科学家”，出版电池材料方面英文专著1部，并著有英文专著章节1章。其中由Springer Nature出版的《Nanostructures and Nanomaterials for Batteries: Principles and Applications》一书得到2019年诺贝尔化学奖获得者、国际锂电池技术先驱John B. Goodenough教授亲自为该书撰写序言。获中国发明专利授权92项，美、日、德、英等国外发明专利授权11项，成果转化多项。
曾获北京市科学技术奖杰出青年中关村奖、中国青年科技奖、中国科学院青年科学家奖、中国科学院杰出青年、国际电化学会ISE Tajima Prize、国际能量存储与创新联盟青年成就奖、国际电化学能源科学院IAOEES卓越研究奖、美国麻省理工学院全球杰出青年创新家TR35、美国国家地理新兴探索者、亚洲化学学会联合会FACS杰出青年化学家、首届“SCOPUS寻找未来科学之星”纳米科学领域金奖、中国化学会青年化学奖、中国电化学会青年奖、中国材料研究学会科学技术奖、中国科学院在北京科技成果转化奖等奖励和荣誉。
课题组研究方向
1、纳米固态金属锂电池
以金属锂作为负极的可充放锂二次电池从理论上分析具有很高的能量密度。但是在使用液态电解质的金属锂电池内部，充放电过程中金属锂表面会形成孔洞和枝晶，导致锂电极粉化。锂枝晶可能会刺穿多孔聚合物隔膜造成电池内短路，粉化后的锂电极与液态电解质间的界面副反应会更为严重，导致界面电阻增加并带来安全问题。
2016年科技部立项的国家重点研发计划纳米科技重点专项“高能量密度纳米固态金属锂电池研究”（2016YFA0202500）将研究开发能量密度大于400 Wh/kg的纳米固态金属锂电池，解决金属锂电池面临的循环性和安全性难题。通过该项目的实施，有望实现纳米科技由基础研究到产业应用的飞跃，推动纳米科技产业发展，为下一代高能量密度锂二次电池关键材料与技术发展奠定坚实的科学基础，为高端消费电子、电动汽车、国家安全、航空航天、规模储能等相关产业的发展提供关键支撑。
2、锂离子电池
利用纳米碳三维导电网络构筑高性能锂离子电池电极材料示意图
长期致力于高效、稳定的高容量、高倍率锂离子电池电极材料研究，提出“纳米碳三维导电网络”电极材料结构理性设计理念，大幅提高了许多纳米结构正、负极材料的电化学性能，并取得系列进展。
3、电极材料表面纳米包覆
采用高效的表面纳米包覆手段，有效稳定了负极材料表界面。基于纳米碳包覆的安全性和界面问题，提出新型非碳类无机材料包覆理念，为开发新型高效、高安全性电极包覆材料和包覆方法提供了新思路。
侧面具有金红石TiO2包覆的钛酸锂纳米片（LTO-RT-600）的STEM照片
4、锂硫电池
纳米孔道首先的小硫分子用于高性能锂-硫电池正极材料的示意图
从硫分子结构设计出发，提出通过构筑链状小硫分子，从根本上解决多硫离子溶出问题的思想，并通过纳米孔道的空间限域效应实现了非常规、亚稳态小硫分子的筛选和稳定化。
5、新型二次电池
限制在介孔碳CMK-3中的硒分子嵌/脱锂过程示意图
硒作为正极、金属锂作为正极组成的新型锂-硒电池，有着体积小、容量高、寿命长、效率高等优点。课题组研究人员致力于开发高性能硒正极用于锂-硒电池，在研究硒的电化学反应过程中的演变机制方面取得重要进展。
课题组最新动态（举例）
1、课题组在轻质硼掺杂抑制钠电层状正极不可逆氧化还原反应方面取得重要研究进展
郭玉国研究员等人提出通过在正极材料晶格中掺杂轻质硼来抑制高压(即4.0V vs. Na+/Na)下的不可逆氧析出。共价B-O键的存在使得氧原子拥有更多的负电荷确保了NaLi1/9Ni2/9Fe2/9Mn4/9O2正极材料的坚固结构，同时减轻了氧的过度氧化，并抑制了电池循环过程中不可逆的结构变化。此外，B掺杂正极材料促进了可逆过渡金属氧化还原反应，在25mAg-1下室温容量为160.5mAh g -1，在250mAg-1下循环200次后容量保持率为82.8%。且组装了一个71.28mAh的单面涂布实验室规模的钠离子软包电池作为概念的证明。
2、课题组开发出聚合物包覆陶瓷型固体电解质
郭玉国课题组开发报道了通过将LLZTO颗粒表面均匀包覆聚丙烯腈层（PAN），制备了具有超高陶瓷含量的改性石榴石粉。在没有颗粒烧结或施加外部压力的情况下，其表现出了有效的颗粒间Li+传输。其中，陶瓷/聚合物界面处的紧密化学相互作用有助于诱导PAN的部分脱氢氰化作用，并且生成了局部共轭结构。通过核磁共振技术和密度泛函理论计算发现，共轭结构更容易与Li离子相互作用，并且在LLZTO/PAN界面上触发快速的Li+交换，因此它们可作为陶瓷颗粒之间的连续Li+传导途径。由聚合物包覆的陶瓷颗粒流延制备的薄膜电解质（厚度<10 μm）显示出良好的电化学性能。
3、课题组开发出阻燃性原位聚合固液混合电解质
郭玉国研究员等人选取了具有刚性结构的聚碳酸酯高分子，将阻燃型磷酸酯原位封装形成固液混合固态电解质，并应用于金属锂电池。通过该方式发展的电解质兼具有高的室温Li+电导率（4.4 mScm-1），宽的电化学窗口（0-4.9V），高的机械强度（12.4GPa）和阻燃性能，并能够良好兼容现有的电池生产工艺。基于该电解质的高电压Li||NCM811电池循环200圈后的容量保持率为87.7%，且装配的2.4Ah的金属锂软包电池成功通过了第三方认证机构的针刺检测。
4、郭玉国研究团队InfoMat综述：锂离子电池硅基负极粘结剂研究进展
郭玉国研究员团队，在InfoMat上发表了题为“Advances of polymer binders for silicon‐ased anodes in high energy density lithium‐ion batteries”的综述文章。该文首先对高能量密度硅基负极聚合物粘结剂进行系统归纳和总结，其次强调了设计合成多功能复合聚合物粘结剂的重要性，最后对未来开发高性能实用性硅基负极粘结剂进行了展望。
参考来源：
中国科学院化学研究所官网
