【原创】深耕电池30余年——陈军院士


来源:中国粉体网   苏简

[导读]  陈军,中国科学院院士、发展中国家科学院院士,第十四届全国人大代表,南开大学教授

中国粉体网讯



陈军,中国科学院院士、发展中国家科学院院士,第十四届全国人大代表,南开大学教授、博导。现任南开大学党委常委、副校长,特种化学电源全国重点实验室主任;兼任中国化学会副理事长、eScience期刊主编。主要从事新能源材料化学的基础研究和前沿探索,在无机固体功能材料的合成化学、固体电极制备以及新型电池电极材料开发研究方面做出了重要创新性贡献,构建高性能锂电池、新型钠有机储能电池。担任国家基金委超越传统的电池体系重大研究计划项目专家组组长,基金委创新研究群体负责人、重大项目负责人,国家重点研发计划项目首席科学家/负责人(3次)。


主要经历及个人荣誉


陈军,1967年,生于宿松破凉的一个农民家庭;1985年9月,以优异的成绩考入南开大学化学系;1985-1989年,在南开大学化学系学习,获学士学位;1989-1992年,在南开大学化学系学习,获硕士学位;1996-1999年,在澳大利亚Wollongong大学材料系学习,获博士学位;1999-2002年,在日本产总研关西中心任NEDO(新能源产业技术)研究员;2002年,南开大学教授、博士生导师;2017年,当选为中国科学院院士;2020年当选发展中国家科学院院士。


在Nature、Nature Chem.、Nat. Rev. Chem.等期刊上发表学术论文700余篇,他引10万余次;入选全球顶级科学家和2016-2023年度科睿唯安高被引科学家。获授权发明专利60余项;编写著作/专辑17部/章。荣获国家教学成果一等奖和二等奖、2011年度国家自然科学二等奖(第一完成人)、2020年度高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术)自然科学一等奖(第一完成人)、2023年度国家专利优秀奖(第一完成人)、2023年度天津市科技进步特等奖(第一完成人)、中国电化学贡献奖、全国五一劳动奖章、全国创新争先奖状、储能杰出贡献奖等奖励。


30余年电池研发


陈军院士在电池领域已经做了30多年的研究,现如今我们的日常生活中都离不开电池,电池也为我们带来了美好生活。陈军院士表示,我国新能源汽车飞速发展,现在街道上绿牌子的电动汽车越来越多,而我研究的电池,就是电动汽车的“心脏”。


陈军院士团队开发了超越传统的电池新体系,提出了新的电池工作原理,创制了新的电池材料,让电池的能量密度大幅提升,电动汽车的行驶里程大大提升。同时,陈军院士团队设计制备了可以全天候、宽温域工作的阻燃电解液,可以在零下70℃工作的大容量电池,还开发了基于我国丰产元素的低成本可充钠电池、锌电池,这为未来的大规模储能提供技术支撑。


锂离子电池


提出高镍三元正极材料一致性批量制备新方法,通过独特的共沉淀技术路线和工艺,实现该材料的一致性规模化生产;开发稳定富锂锰基正极材料结构的新技术,突破高效预充、复合耐热涂层、阻燃电解液和多孔电极快充等关键技术,研制出高比能、高安全、快充型锂动力电池,其能量密度最高达353瓦时每公斤,循环寿命超1000次,快充时间可控制在20分钟内。


固态电池


2024年两会期间,陈军院士接受媒体采访时表示:“目前,固态电池是各国竞相研发的重点,一旦产业化,就会改变现有的电动汽车产业格局,开辟电动航空等新兴市场,我们团队积极承担国家重大研究计划、重点研发项目,联合北京科技创新优势单位协同攻关,已研发出400瓦时每公斤的新型固态电池样品,比目前市场上最先进的300瓦时每公斤的锂离子电池能量密度超出30%。未来一到两年,我们要突破600瓦时每公斤的固态电池研发,充一次电,电动汽车就可以跑1000公里以上。同时在快速充电、低温性能和安全性能方面,也都要大幅提升,这是一个在全球具有引领性的技术变革,我们也积极去抢占动力电池和电动汽车未来发展的制高点。” 


钠离子电池


陈军院士团队通过材料创新,研发出的钠离子电池循环使用寿命超5000次,使用年限达10年以上,具有高容量保持率。即使在北方寒冷地区,该电池也能正常工作,且安全性极高,被刺破也不会起火,为大规模储能和特定场景应用提供了可靠选择。


科研成果


2025年第一季度,陈军院士团队已发表多项电池相关科研成果。


陈军院士和卢勇特聘研究员等人报道了一种高度结晶的二维三轮烷基COF(TRO-BT-COF)的设计、制备及其在锂离子电池中的应用,该COF富含氧化还原活性位点,实现了较高的实际容量。文章以“A Highly Crystalline Covalent Organic Framework With Rich Redox Active Sites as Cathode Material for Lithium Batteries”为题发表在Angew. Chem. Int. Ed.上。


陈军院士、卢勇团队通过调控电解质溶剂与锂离子及稀释剂间的相互作用,设计并实现了具有阴离子适度溶剂化结构的互连簇电解质体系,同步构建了稳固的阳极/电解质界面(SEI)和阴极/电解质界面(CEI)。文章以“Angewandte Chemie International Edition期刊发表题为“Constructing Robust Electrode/Electrolyte Interphases for Highly Stable Lithium-Sulfurized Polyacrylonitrile Batteries”为题发表在Angew. Chem. Int. Ed.上。


陈军院士团队报道了全甲基化的四甲基-1,3-二甲氧基二硅氧烷(TMMS)作为锂金属电池的单一溶剂。研究证明,TMMS中的全甲基化结构和硅-氧键能够有效提高脱氢能垒,使电解质的氧化分解发生迁移。此外,TMMS较弱的溶剂化能力有利于形成富阴离子的溶剂化结构,从而在阴极和阳极均诱导生成富含无机物的电极/电解质界面层。因此,所配制的电解质对高压阴极和锂金属阳极表现出显著的稳定性。与基于二甲氧基乙烷的电解质相比,使用基于TMMS电解质的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2||Li(NCM811||Li)全电池在室温和50℃下的容量保持率都有显著提高。这项工作为全甲基化和硅-氧键策略提供了深入见解,并为高压锂金属电池的发展铺平了道路。文章以“Fully Methylated Siloxane-Based Electrolyte for Practical Lithium Metal Batteries”为题,发表在Journal of the American Chemical Society上。


参考来源:

宿松籍院士陈军的“电池人生”.宿松EDU

六院士“领航”:中国固态电池新纪元.粉体网

陈军简介|代表著作|研究领域|主讲课程|重要成果|最新动态.新商界名人堂

南开大学、央视新闻、中国网文字直播实录、网络公开信息等


(中国粉体网编辑整理/苏简)

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