中国科学院大连化学物理研究所成立创新特区研究组申请表

中国科学院大连化学物理研究所成立创新特区研究组申请表申请人陈剑现工作单位大连化学物理研究所申请成立研究组名称先进二次电池关键材料和技术研究组所属研究室（研究部）燃料电池研究室申请的研究所重要方向性项目名称锂离子电池关键材料和技术的研究与开发中国科学院大连化学物理研究所制说明一、本申请表适用于青年人才申请承担我所重要方向性项目并成立创新特区研究组。二、请申请者实事求是地填写表中内容，并对表中所填写内容负责。三、请将本申请表1式2份及其电子稿提交科技处。1一、拟成立研究组信息表申请成立研究组名称（中英文）先进二次电池关键材料和技术研究组Keymaterialsandtechnologiesofadvancedrechargeablebattery研究组性质（基础、应用）应用隶属研究室（研究部）燃料电池创新特区研究组负责人姓名陈剑学历/学位博士出生年月1968年11月从事专业电化学现职称/职务副研究员联系电话[phone]研究组研究方向拟成立创新特区研究组面向我国发展电动汽车和先进电子移动设备对锂离子电池的重大需求，针对锂离子电池的安全性问题，研究和开发电池过充电保护技术，及高安全性和高能量密度的电池关键材料。研究成果将为提高锂离子电池的安全性提供可实用化的解决方案（技术）和电池关键材料，为新型高比能和高比功率锂离子电池的应用提供技术保证，推动其在电动汽车等领域的应用。主要研究内容：1．锂离子电池可逆过充电保护电压钳制隔膜及制备技术；2．低析锂、高比容量锂离子电池负极；3．高稳定、高比容量锂离子电池正极；4．高稳定、高电导率锂离子电池电解液；5．锂离子电池及电池组样机的设计及制备。2申请开展的重要方向性项目简介发展电动汽车和先进电子移动设备对高比能、高比功率先进二次电池提出了现实需求。高性能二次电池的电极活性物质应具有高的电化学当量和电极电势。由于铅酸和镍镉等水溶液电池的电极活性物质的能量密度和电化学窗口的限制，传统电池不能满足电动汽车和先进电子移动设备的要求。因此，必须发展基于碱金属负极的、非水体系二次电池。锂离子电池是一种重要的非水体系二次电池。目前锂离子电池的安全性问题已成为制约其实际应用的技术瓶颈。其中，过充电是引发锂离子电池不安全行为的昀危险因素之一。过充电在电池正极侧引发包括溶剂和正极活性物质在内的、一系列的分解和放热反应，昀终导致电池热失控；在电池的负极引发析锂反应，生成金属锂枝晶，导致电池内部短路。本项目面向我国发展电动汽车和先进电子移动设备对锂离子电池的重大需求，针对锂离子电池的安全性问题，研究和开发电池过充电保护技术，及高安全性和高能量密度的电池关键材料。主要研究内容：1．锂离子电池可逆过充电保护电压钳制隔膜及制备技术；2．低析锂、高比容量锂离子电池负极；3．高稳定、高比容量锂离子电池正极；4．高稳定、高电导率锂离子电池电解液；5．锂离子电池及电池组样机的设计及制备。研究与开发电压敏感隔膜，以及锂离子电池内电压钳制过充电保护技术；研究锂离子电池电极材料“嵌/脱”锂反应的纳米效应及动力学过程，掌握电池材料的结构设计和制备技术；研究电池内重要表面及界面性质，建立电极材料表面结构与功能调控机制。基于以上工作，研制出具有自主知识产权的、并可实用化的电池内电压钳制保护技术、以及高安全性和高比能锂离子电池关键材料，提高锂离子电池的使用安全性。研究成果将为新型高比能和高比功率锂离子电池的应用提供技术保证，推动其在电动汽车等领域的应用。通过3~5年的发展，建立一支具有较强知识创新能力与技术开发能力的二次电池研究队伍。3二、申请人简介学习、工作简历：（1）1986.09-1990.07武汉大学化学系物理化学专业本科生（理学学士）（2）1990.09-1993.07武汉大学化学系电化学专业硕士研究生（理学硕士）（3）1993.09-1996.07武汉大学化学系电化学专业博士研究生（97年5月获理学博士学位）（4）1996.07-1998.05武汉大学化学系电化学专业讲师（5）1998.06-2000.02德国Potsdam大学生物分析化学研究所博士后（6）2000.06-2004.08武汉大学化学与分子科学学院副教授硕士研究生指导教师（7）2004.09-中国科学院大连化学物理研究所303组副研究员硕士研究生指导教师项目骨干副组长获奖情况：（1）2007年入选辽宁省“百千万人才工程”千人层次。（2）获得2007年度大连市科技进步一等奖。主持科研项目：（1）国家“863”计划：大功率全钒液流储能电池系统的研究与开发，2006.11-2009.6，480万元，在研。（2）自然科学基金：基于多尺度孔的组合优化实现质子交换膜燃料电池气体扩散层中的传质，2007.1-2007.12，8万元，结题。（3）自然科学基金：超氧阴离子自由基电化学探针的基础研究，2001.1-2003.12，20万，结题。（4）教育部留学回国人员基金：超氧阴离子电化学传感器的基础研究，2001.1-2003.12，3万，结题。（5）武汉大学创新基金：电化学治疗肿瘤作用机制及治疗剂量的基础研究，2003.1-2004.12，20万，结题。（6）武汉大学回国人员科研启动基金：氧化还原蛋白的生物电化学研究，2002.01-2003.12，6万，结题。（7）乐凯集团项目：用交流电化学磨版技术在HCl溶液中制备PS版用铝版基的工艺改进，2002.6-2004.5，3万，结题。4（8）武汉市科委“晨光计划”：电流型一次性葡萄糖传感器的技术研究与开发，1997.1-2000.06，6万，结题。作为骨干研究人员参加的主要科研项目：（1）国家“863”计划：氧化还原液流储能电池系统的研究与开发，2005.1-2005.12，70万，结题，主要完成人之一。（2）国家“863”重大专项：燃料电池发动机，2005.1-2005.12，1100万，结题，参加。（3）国家自然科学基金：表面扩散对离子膜燃料电池电极成流机理的影响，2003.1-2005.12，20万，结题，研究骨干。主要工作业绩：1、研制成功目前国内昀大的全钒液流电池系统作为“863”课题“大功率全钒液流储能电池系统的研究与开发”的主持人，带领液流电池研究团队在国内首创出额定输出10kW的全钒液流电池模块，及额定输出100kW的全钒液流电池系统。该100kW电池系统由10个额定输出10kW的全钒液流电池模块组成。系统输出为100kW时，能量转换效率达到75%。这是迄今国内昀大的一套液流电池系统。课题成果通过辽宁省科技厅组织的成果鉴定，达到“国际先进、国内领先”水平。同时，在提高电池模块的耐久性和可靠性等方面开展了大量工作，并取得重要进展。所研制的由LED大屏幕和千瓦级的全钒液流电池系统组成的演示系统，截止2009年3月10日已正常运行616天，超过14700小时。并且，在全钒液流电池模块设计、优化及组装，系统设计、集成和优化，电池系统运行、操作模式，以及全钒液流电池关键材料、部件的制备等方面建立了20余项专有技术。2008年11-12月，带领液流电池研究团队在国家电网建设100kW全钒液流电池系统，用于开展全钒液流电池系统电网适用性的研究工作。此外，在2005年作为骨干研究人员协助组长张华民研究员完成“863”课题“氧化还原液流储能电池的研究与开发”，研制成功10kW全钒液流电池系统。该成果获得2007年度大连市科技进步一等奖。52、建立利用干法工艺制备气体扩散层(GDL)的新技术，提高反应气的传质能力主持国家自然科学基金项目“基于多尺度孔的组合优化实现质子交换膜燃料电池气体扩散层中的传质”，以及参加国家“863”重大专项“燃料电池发动机”的研究工作，建立了利用干法工艺制备质子交换膜燃料电池气体扩散层的新技术。电池的输出功率因此提高了近10％。同时，开展了GDL孔结构与其中反应物传质关联，以及GDL的匹配机制等的研究，为PEMFC用GDL的设计及制造提供理论依据和技术指导。在这项工作中发表论文6篇，形成发明专利2项。3、电化学催化及粉末微电极的理论与应用在武汉大学工作期间，在查全性院士的领导下，开展了粉末微电极的理论与实践研究，建立和发展了粉末微电极极化理论。这些工作曾被列入国家自然科学基金资助项目；研究成果已在国际重要学术刊物上发表。这些工作已使武汉大学电化学研究室在生物传感器研究领域形成了自己的特色，并且成为该专业新的学科发展方向。工作的研究成果还被写入由查全性院士编著的《电极过程动力学导论》第三版。基于这些理论与应用研究工作，粉末微电极目前已被发展为研究锂离子电池和镍氢电池关键材料电化学性能，以及对这些电池关键材料进行快速循环寿命评价和考核的重要手段。近5年发表论文（2004-）：1.JianChen*,HaifengXu,HuaminZhang,BaolianYi,FacilitatingMassTransportinGasDiffusionLayerofPEMFCbyFabricatingMicro-PorousLayerwithDryLayerPreparation,JournalofPowerSources,182(2008)531–5392.刘欣，刘刚，陈剑*，张华民，Pt/TiO2/C催化剂在高温PEMFC中的初步研究，《电池》，已接收。3.罗江水，陈剑*，衣宝廉**，查全性，张华民，PEMFC电极中表面扩散现象的初步研究，《电化学》，14（4）（2008）4.ZhimouGuo,JianChen*,HuanLiu,ChuansinCha,Directelectrochemistryofhemoglobinandmyoglobinatdidodecyldimethylammoniumbromide-modifiedpowdermicroelectrodeandapplicationforelectrochemicaldetectionofnitricoxide,AnalyticaChimicaActa,607(2008)30–365.DongjiangYou,HuaminZhang,JianChen,Theoreticalanalysisoftheeffectsofoperationalanddesignedparametersontheperformanceofaflow-throughporouselectrode,JournalofElectroanalyticalChemistry625(2009)165–1716.QingtaoLuo,HuaminZhanga,JianChen,DongjiangYou,ChenxiSun,YuZhang，PreparationandcharacterizationofNafion/SPEEKlayeredcompositemembraneandits6applicationinvanadiumredoxflowbattery，JournalofMembraneScience，availableon(2008)98–1038.PengQian,HuaminZhang,JianChen,YuehuaWen,QingtaoLuo,ZonghaoLiu,DongjiangYou,BaolianYi,Anovelelectrode-bipolarplateassemblyforvanadiumredoxflowbatteryapplications,JournalofPowerSources,175(2008)613–6209.GangLiu,HuaMinZhan