科研動態(tài)

學(xué)院潘鋒團隊運用多尺度拓?fù)浜虯I提升“物質(zhì)多體相互作用”能量預(yù)測精度

在材料科學(xué)領(lǐng)域，多原子系統(tǒng)行為的準(zhǔn)確解析始終是一項兼具基礎(chǔ)性與挑戰(zhàn)性的課題。以鋰離子電池等高能量密度儲能器件中的關(guān)鍵元素鋰為例，鋰原子簇內(nèi)部能量與相互作用的精準(zhǔn)預(yù)測對推動下一代儲能技術(shù)發(fā)展至關(guān)重要。然而，隨著原子數(shù)量增加，系統(tǒng)交互復(fù)雜性呈指數(shù)級增長，雖然深度學(xué)習(xí)模型展現(xiàn)出巨大潛力，但材料科學(xué)領(lǐng)域面臨的高質(zhì)量數(shù)據(jù)稀缺和模型“黑箱”特性等問題限制了其應(yīng)用。北京大學(xué)深圳研究生院新材料學(xué)院潘鋒教授團隊...

2025-07-30

學(xué)院肖蔭果團隊在調(diào)控軌道雜化提升富鋰錳基正極材料初始庫侖效率方面取得研究進(jìn)展

近日，新材料學(xué)院肖蔭果團隊在國際學(xué)術(shù)期刊《Angewandte Chemie International Edition》上發(fā)表題為“Boosting Initial Coulombic Efficiency in Li-Rich Mn-based Cathodes by Tuning Orbital Hybridization”的研究論文，該成果被期刊遴選為熱點論文（Hot Paper）。富鋰錳基正極材料因其陰離子氧化還原反應(yīng)所提供的高比容量優(yōu)勢，被認(rèn)為是下一代鋰離子電池的關(guān)鍵材料。然而，該材料在首次充電過程（>4.5 V）中存在的晶格氧不...

2025-07-17

學(xué)院潘鋒/楊盧奕團隊在調(diào)控鋰電池高性能硅基負(fù)極電解液提升界面穩(wěn)定性方面取得新進(jìn)展

氧化亞硅（SiOx，0<x<2）因其高比容量、低工作電位和低成本等優(yōu)勢，被視為實現(xiàn)高能量密度鋰離子電池的理想負(fù)極材料。新材料學(xué)院潘鋒/楊盧奕團隊前期研究發(fā)現(xiàn)，SiOx在循環(huán)過程中的劇烈膨脹-收縮會導(dǎo)致固態(tài)電解質(zhì)界面膜（SEI）持續(xù)增厚，最終造成電子滲流網(wǎng)絡(luò)中斷（Nat. Comm., 2023, 14, 6048）。從界面穩(wěn)定性設(shè)計角度出發(fā)，在SEI中構(gòu)建富含氟化鋰（LiF）的內(nèi)層結(jié)構(gòu)被證實可顯著提升其穩(wěn)定性（Angew. Chem. 2025, 64，e202413927...

2025-07-09

學(xué)院潘鋒團隊在《JACS》發(fā)表運用多尺度拓?fù)渑cAI方法高效篩選固態(tài)鋰電池快離子導(dǎo)體材料的研究進(jìn)展

鋰快離子導(dǎo)體（LSIC，又稱固態(tài)電解質(zhì)）作為全固態(tài)電池的核心組件，近年來備受關(guān)注。在龐大的材料結(jié)構(gòu)空間中精準(zhǔn)篩選兼具高離子電導(dǎo)率和優(yōu)異穩(wěn)定性的LSIC材料，是構(gòu)建高能量密度、高安全性儲能器件面臨的關(guān)鍵科學(xué)挑戰(zhàn)。盡管已有研究在LGPS、LLZO等特定結(jié)構(gòu)材料中取得突破，但學(xué)界仍缺乏兼具普適性、可解釋性和高效率的材料發(fā)現(xiàn)方法。圖論結(jié)構(gòu)化學(xué)通過將材料微觀結(jié)構(gòu)映射為數(shù)學(xué)圖模型，在材料基因組和催化活性探索等領(lǐng)域展現(xiàn)出強...

2025-06-30

學(xué)院鄭家新團隊《Science China Mater.》提出基態(tài)搜索新方法，突破鑭系元素?fù)诫sLiNiO?理論計算難題

鑭系元素（Ln）作為稀土元素的重要組成部分，是我國重要的戰(zhàn)略資源。近年來，探究鑭系元素在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用已成為了稀土材料研究的戰(zhàn)略方向。隨著新能源產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，鋰離子電池的性能需求持續(xù)上升，而優(yōu)化正極材料是改善其性能的關(guān)鍵途徑。目前，LiNiO2（LNO）因其高能量密度和低成本優(yōu)勢備受關(guān)注，但其化學(xué)穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性等問題仍有待突破。對LNO正極材料進(jìn)行摻雜是有效的優(yōu)化改性方法。鑭系元素具有作為LNO...

2025-06-17

學(xué)院潘鋒團隊《Matter》發(fā)文揭示水系電池質(zhì)子存儲與傳輸關(guān)鍵機制

水系電池以水溶液作為電解質(zhì)，具有安全性高、不易燃燒的本征優(yōu)勢。例如，汽車啟動電源常用的鉛酸電池和兒童玩具中為確保安全而采用的鎳-氫電池均為水系電池，其工作原理涉及質(zhì)子的存儲與傳輸。然而，這類電池存在儲能密度較低的缺點，不足以滿足日益提高的需求。目前業(yè)內(nèi)尚未有兼具高能量密度、長循環(huán)壽命且安全的電池體系。因此，在保留水系電解液高安全特性的前提下，利用質(zhì)子的存儲和傳輸特點開發(fā)高能量水系電池，已成為學(xué)術(shù)...

2025-06-16

學(xué)院鄭家新團隊打造國際水準(zhǔn)材料模擬第一性原理計算平臺Hylanemos

近期，北京大學(xué)新材料學(xué)院鄭家新課題組與深圳屹艮科技合作，基于高性能Julia語言，成功研發(fā)出具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的DFT計算軟件Hylanemos。該研究實現(xiàn)了從算法到代碼的全面自主可控，徹底擺脫對國外軟件的依賴，為新材料、新能源等關(guān)鍵領(lǐng)域的底層創(chuàng)新構(gòu)筑了安全屏障。作為首款達(dá)到工程應(yīng)用級的國產(chǎn)DFT軟件，Hylanemos的突破不僅在于技術(shù)工具的替代，更標(biāo)志著我國在計算材料學(xué)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了從“跟跑模仿”到“自主創(chuàng)新”的歷史性跨...

2025-06-11

學(xué)院潘鋒教授團隊在《先進(jìn)材料》發(fā)表研究成果：通過離子/電子雙調(diào)控提升鋰電池?zé)o鈷富鋰錳基正極材料性能

大力發(fā)展以鋰離子電池為核心的電動汽車和大規(guī)模儲能電網(wǎng)，是實現(xiàn)國家碳中和戰(zhàn)略的關(guān)鍵。然而，商用層狀氧化物正極（如LiCoO?、NCM/NCA）普遍面臨鈷成本高昂、容量受限以及高壓循環(huán)穩(wěn)定性差等問題。錳（Mn）因其資源豐富、成本低廉且環(huán)境友好的特性，被視為理想的替代元素。但無鈷富鋰錳基正極材料存在動力學(xué)性能惡化（表現(xiàn)為容量降低和倍率性能下降）的問題，其根源主要在于：1) 高電壓（>4.5 V）下過渡金屬（TM）遷移引發(fā)的結(jié)...

2025-06-06

學(xué)院潘豪團隊在反鐵電薄膜的極化調(diào)控與可調(diào)諧介電功能設(shè)計領(lǐng)域取得新進(jìn)展

作為支撐信息技術(shù)發(fā)展的核心基礎(chǔ)，高性能電子信息材料是推動數(shù)字經(jīng)濟、智能制造、5G通信等產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展和迭代升級的關(guān)鍵。近年來，反鐵電材料因其在外場作用下可發(fā)生可逆的反鐵電-鐵電相變、并呈現(xiàn)雙滯回極化-電場曲線（P-E回線）的特性而備受關(guān)注，這種獨特的可逆相變行為使其在非線性電介質(zhì)、高儲能電容器及微型驅(qū)動器等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。然而，目前學(xué)界對“反鐵電-鐵電”相變這一核心機制的理解仍不充分，制約了反...

2025-05-30

學(xué)院莫凡洋團隊AI4S新進(jìn)展——開發(fā)智能柱層析預(yù)測模型新方法

近日，新材料學(xué)院莫凡洋團隊在柱層析分離技術(shù)領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。研究團隊通過融合自動化實驗平臺與機器學(xué)習(xí)算法，成功開發(fā)出柱層析分離條件的智能預(yù)測模型。作為有機化學(xué)實驗室最核心的分離純化技術(shù)，柱層析的分離效能依賴于層析柱規(guī)格、上樣方式、流動相選擇等關(guān)鍵參數(shù)的優(yōu)化配置，這些參數(shù)的確定通常需要實驗人員具備豐富的實踐經(jīng)驗。然而，此類經(jīng)驗的積累往往需要長期培養(yǎng)與反復(fù)實踐，且形成的認(rèn)知體系與特定實驗系統(tǒng)和研究...

2025-05-29