黄学杰

简介:

1986年厦门大学化学系物构专业毕业获学士学位，1989年中国科学技术大学三系化学物理专业毕业获硕士学位，1993年荷兰Delft技术大学化工与材料系无机材料专业毕业获工学博士学位，1994-1995年在德国Kiel大学工学院做博士后研究。现任中国科学院物理研究所研究员、博士生导师，松山湖材料实验室副主任并兼任锂离子团队负责人。

主要研究方向:

能量转换和储存材料和纳米微米材料离子/输运研究。

 

过去的主要工作及获得的成果:

自1996起任课题组长主持物理所锂离子电池及其关键材料的研究、开发与产业化工作，提出了氧化物正极材料表面改性技术，率先开展了高电压钴酸锂的研究和耐高温循环的尖晶石锰酸锂的研究。发展出高功率纳米磷酸铁锂材料和电池技术，应用于纯电动和混合动力汽车。在国际上率先开展纳米储锂材料的研究，将固体离子学与纳米科学技术结合起来，建立了高容量负极材料的研究基础。已发表期刊论文402篇，他人引用32769余次，已经接受发明专利129项。发起设立了苏州星恒电源有限公司等，设计出新的工艺和装备，实现了锂离子动力电池的产业化。

承担课题情况/已完成的项目/课题情况：

1. 1996-1999：自然科学基金课题，梯度氧化物混合导体的研究，负责人

2. 1996-2000：863课题，方形锂离子电池研究，和陈立泉院士联合承担

3. 2001-2005：863重点课题，磷酸盐等新型正极材料材料的研究，负责人

4. 2002-2005：863电动汽车重大专项课题，高功率锂离子电池研究，星恒公司负责，物理所联合承担

5. 2002-2006：973项目，致密能源的基础研究

6. 2004-2007：发改委示范工程项目， 锂离子动力产业化示范工程，项目负责人

7. 2006-2008：863课题，LiMPO4等储能锂离子电池材料研究，负责人

8. 2009-2010：863节能和新能源汽车重大专项课题，车用高功率锂离子电池新技术子课题，负责人

9．2007-2011：纳米重大专项课题:高容量纳米复合储锂材料结构设计和制备机理研究, 负责人

10. 2012-2017: 纳米重大专项课题:高容量纳米正极材料结构设计和制备机理研究，负责人

12. 2013-2017：工信部强基专项：锂离子动力电池工艺技术基础服务平台, 负责人

13. 2015-2018：广东省科技重大专项：锂离子动力电池工艺装备创新基地, 负责人

13. 2017-2021：全固态电池重点专项, 首席科学家       

14. 2019-2024：高密度电池及其关键材料重点研发专项, 首席科学家

 

代表性论文及专利:

专利与奖励

奖励信息

1999  中国科学院科技进步二等奖，部级

2000   ISI经典论文奖，国际学术性奖励

2001  求是杰出青年奖，中国科协

2001  中科院杰出青年奖，部级

 

专利成果

129授权专利

智慧牙网站专利：https://analytics.zhihuiya.com/search/result/tablelist/1?sort=desc&limit=100&q=%E9%BB%84%E5%AD%A6%E6%9D%B0&_type=query&search_mode=unset

 

科研活动

代表性论文

1.Studies of stannic oxide as an anode material for lithium-ion batteries, Liu WF, Huang XJ, Wang ZX, et al., Journal of the Electrochemical Society, Vol 145(1998) 59-62

2.Direct imaging of the passivating film and microstructure of nanometer-scale SnO anodes in lithium rechargeable batteries, Li H, Huang XJ, Chen LQ, Electrochemical and Solid-State Letters, Vol 1(1998) 241-243

3.Monodispersed hard carbon spherules with uniform nanopores, Wang Q, Li H, Chen LQ, Huang XJ., Carbon, Vol 39(2001) 2211-2214

4. Enhancement of electronic conductivity of LiFePO4 by Cr doping and its identification by first-principles calculations，Shi SQ, Liu LJ, Ouyang CY, Wang DS, Wang ZX, Chen LQ, Huang XJ，Physical Review B, 68(2003)195108

5. Electrochemical and in situ synchrotron XRD studies on Al2O3-coated LiCoO2 cathode material, Liu LJ, Chen LQ, Huang XJ, et al., Journal of the Electrochemical Society, 151(2004) A1344-A1351

6. Transport and Electrochemical Properties and Spectral Features of Non-Aqueous Electrolytes Containing LiFSI in Linear Carbonate Solvents, Li LF, Zhou SS, Han HB, et al. Journal of the Electrochemical Society, 158(2011), A74-A82

7. Electrochemical and structural studies of the carbon-coated Li[CrxLi(1/3−x/3)Ti(2/3−2x/3)]O2 (x = 0.3, 0.35, 0.4, 0.45), Xin Mi, Hong Li, and Xuejie Huang, Journal of Power Sources 174 (2), 867 (2007);

8. First-principle investigations of N doping in LiFePO4, Zhaojun Liu, Xuejie Huang, and Dingsheng Wang, Solid State Communications 147 (11-12), 505 (2008);

9. Needle-like LiFePO4 thin films prepared by an off-axis pulsed laser deposition technique, Jinpeng Sun, Kun Tang, Xiqian Yu, Hong Li, and Xuejie Huang, Thin Solid Films 517 (8), 2618 (2009);

10. Electrochemical performance of LiFePO4 thin films with different morphology and crystallinity, Kun Tang, Jinpeng Sun, Xiqian Yu, Hong Li, and Xuejie Huang,  Electrochimica Acta 54 (26), 6565 (2009).

11. Research on Advanced Materials for Li-ion Batteries, Hong Li, Zhaoxiang Wang, Liquan Chen, and Xuejie Huang,  Advanced Materials 21 (45), 4593 (2009).

12. Structural, electronic and Li diffusion properties of LiFeSO4F, Zhaojun Liu and Xuejie Huang,  Solid State Ionics 181 (19-20), 907 (2010);

13. Factors that affect activation energy for Li diffusion in LiFePO4: A first-principles investigation, Zhaojun Liu and Xuejie Huang,  Solid State Ionics 181 (25-26), 1209 (2010);

14. He, Y., Yu, X. Q., Wang, Y. H., Li, H. & Huang, X. J. Alumina-Coated Patterned Amorphous Silicon as the Anode for a Lithium-Ion Battery with High Coulombic Efficiency. Adv. Mater. 23, 4938-4941, doi:10.1002/adma.201102568 (2011).

15. Liu, L., Zhang, B. & Huang, X. J. A 3.9 V polyanion-type cathode material for Li-ion batteries. Prog. Nat. Sci. 21, 211-215, doi:10.1016/s1002-0071(12)60032-x (2011).

16. Tang, K., Yu, X. Q., Sun, J. P., Li, H. & Huang, X. J. Kinetic analysis on LiFePO4 thin films by CV, GITT, and EIS. Electrochimica Acta 56, 4869-4875, doi:10.1016/j.electacta.2011.02.119 (2011).

17. Zhang, B., Wang, X. J., Li, H. & Huang, X. J. Electrochemical performances of LiFe1-xMnxPO4 with high Mn content. J. Power Sources 196, 6992-6996, doi:10.1016/j.jpowsour.2010.10.051 (2011).

18. Sun, Y., Lu, X., Xiao, R. J., Li, H. & Huang, X. J. Kinetically Controlled Lithium-Staging in Delithiated LiFePO4 Driven by the Fe Center Mediated Interlayer Li-Li Interactions. Chem. Mat. 24, 4693-4703, doi:10.1021/cm3028324 (2012).

19. Wang, L. P., Li, H. & Huang, X. J. Electrochemical properties and interfacial reactions of LiNi0.5Mn1.5O4-δ nanorods. Prog. Nat. Sci. 22, 207-212, doi:10.1016/j.pnsc.2012.04.004 (2012).

20. Dong, J. P. et al. Trip lite LiFeSO4F as cathode material for Li-ion batteries. J. Power Sources 244, 716-720, doi:10.1016/j.jpowsour.2012.11.084 (2013).

21. Tang, D. C. et al. Electrochemical behavior and surface structural change of LiMn2O4 charged to 5.1 V. J. Mater. Chem. A 2, 14519-14527, doi:10.1039/c4ta02109f (2014).

22. Zhang, H. et al. Lithium bis(fluorosulfonyl)imide/poly(ethylene oxide) polymer electrolyte. Electrochimica Acta 133, 529-538, doi:10.1016/j.electacta.2014.04.099 (2014).

23. Xu, K. Q., Ben, L. B., Li, H. & Huang, X. J. Silicon-based nanosheets synthesized by a topochemical reaction for use as anodes for lithium ion batteries. Nano Res. 8, 2654-2662, doi:10.1007/s12274-015-0772-4 (2015).

24. Yan, Y., Ben, L. B., Zhan, Y. J. & Huang, X. J. Nano-Sn embedded in expanded graphite as anode for lithium ion batteries with improved low temperature electrochemical performance. Electrochimica Acta 187, 186-192, doi:10.1016/j.electacta.2015.11.015 (2016).

25. Chen, Y. Y., Sun, Y. & Huang, X. J. Origin of the Ni/Mn ordering in high-voltage spinel LiNi0.5Mn1.5O4: The role of oxygen vacancies and cation doping. Computational Materials Science 115, 109-116, doi:10.1016/j.commatsci.2016.01.005 (2016).

26. Yan, Y. et al. A designed core-shell structural composite of lithium terephthalate coating on Li4Ti5O12 as anode for lithium ion batteries. Progress in Natural Science-Materials International 26, 368-374, doi:10.1016/j.pnsc.2016.06.004 (2016).

27. Wang, H. et al. Understanding the effects of surface reconstruction on the electrochemical cycling performance of the spinel LiNi0.5Mn1.5O4 cathode material at elevated temperatures. Journal of Materials Chemistry A 5, 822-834, doi:10.1039/c6ta08636e (2017).

28. Yu, H. L. et al. Dendrite-Free Lithium Deposition with Self Aligned Columnar Structure in a Carbonate-Ether Mixed Electrolyte. Acs Energy Letters 2, 1296-1302, doi:10.1021/acsenergylett.7b00273 (2017).

29. Ben, L. B. et al. Unusual Spinel-to-Layered Transformation in LiMn2O4 Cathode Explained by Electrochemical and Thermal Stability Investigation. Acs Applied Materials & Interfaces 9, 35463-35475, doi:10.1021/acsami.7b11303 (2017).

30. Zhan, Y. J., Yu, H. L., Ben, L. B., Chen, Y. Y. & Huang, X. J. Using Li2S to Compensate for the Loss of Active Lithium in Li-ion Batteries. Electrochimica Acta 255, 212-219, doi:10.1016/j.electacta.2017.09.167 (2017).

31. Chen, B., Ben, L. B., Yu, H. L., Chen, Y. Y. & Huang, X. J. Understanding Surface Structural Stabilization of the High-Temperature and High-Voltage Cycling Performance of Al3+-Modified LiMn2O4 Cathode Material. Acs Applied Materials & Interfaces 10, 550-559, doi:10.1021/acsami.7b14535 (2018).

32. Chen, B. et al. Understanding the Formation of the Truncated Morphology of High-Voltage Spinel LiNi0.5Mn1.5O4 via Direct Atomic-Level Structural Observations. Chemistry of Materials 30, 2174-2182, doi:10.1021/acs.chemmater.8b00769 (2018).

33. Chen, Y. Y., Ben, L. B., Chen, B., Zhao, W. W. & Huang, X. J. Impact of High Valence State Cation Ti/Ta Surface Doping on the Stabilization of Spinel LiNi0.5Mn1.5O4 Cathode Materials: A Systematic Density Functional Theory Investigation Application of Li2S to compensate for loss of active lithium in a Si-C anode. Advanced Materials Interfaces 5, doi:10.1002/admi.201800077 (2018).

34. Zhao, J. N. et al. Inhibition of lithium dendrite growth by forming rich polyethylene oxide-like species in a solid-electrolyte interphase in a polysulfide/carbonate electrolyte. Journal of Materials Chemistry A 6, 16818-16823, doi:10.1039/c8ta04600j (2018).

35. Ben, L. B. et al. Ta2O5 Coating as an HF Barrier for Improving the Electrochemical Cycling Performance of High-Voltage Spinel LiNi0.5Mn1.5O4 at Elevated Temperatures. Acs Applied Energy Materials 1, 5589-5598, doi:10.1021/acsaem.8b01139 (2018).

36. Wu, Y. D. et al. Understanding the Effect of Atomic-Scale Surface Migration of Bridging Ions in Binding Li3PO4 to the Surface of Spinel Cathode Materials. Acs Applied Materials & Interfaces 11, 6937-6947, doi:10.1021/acsami.8b18280 (2019).

37. Qi, W. B. et al. Improving the electrochemical cycling performance of anode materials via facile in-situ surface deposition of a solid electrolyte layer. Journal of Power Sources 424, 150-157, doi:10.1016/j.jpowsour.2019.03.077 (2019).

38. Zhang, H.; Ben, L.; Yu, H.; Qi, W.; Zhao, W. and Huang, X. Ultrathin Ta2O5-coated super P carbon black as a stable conducting additive for lithium batteries charged to 4.9Vat 55°C. Carbon 2020, 162, 519-527.

 

39. Ben, L.; Zhou, J.; Ji, H.; Yu, H.; Zhao, W. and Huang, X. Si nanoparticles seeded in carbon-coated Sn nanowires as an anode for high-energy and high-rate lithium-ion batteries. Materials Futures 2022, 1

40. Ji, H.; Ben, L.; Wang, S.; Liu, Z.; Monteiro, R.; Ribas, R.; Yu, H.; Gao, P.; Zhu, Y. and Huang, X. Effects of the Nb2O5-Modulated Surface on the Electrochemical Properties of Spinel LiMn2O4 Cathodes. Acs Applied Energy Materials 2021, 4, 8350-8359.

41. Ji, H.; Ben, L.; Yu, H.; Qiao, R.; Zhao, W. and Huang, X. Electrolyzed Ni(OH)2 Precursor Sintered with LiOH/LiNiO3 Mixed Salt for Structurally and Electrochemically Stable Cobalt-Free LiNiO2 Cathode Materials. Acs Applied Materials & Interfaces 2021, 13, 50965-50974.

42. Ji, H.; Qiao, R.; Yu, H.; Wang, S.; Liu, Z.; Monteiro, R.; Ribas, R.; Zhu, Y.; Ben, L. and Huang, X. Electrolysis Process-Facilitated Engineering of Primary Particles of Cobalt-Free LiNiO2 for Improved Electrochemical Performance. Acs Applied Materials & Interfaces 2023

43. Ju, P.; Ben, L.; Li, Y.; Yu, H.; Zhao, W.; Chen, Y.; Zhu, Y. and Huang, X. Designer Particle Morphology to Eliminate Local Strain Accumulation in High-Nickel Layered Cathode Materials. Acs Energy Letters 2023, 8, 3800-3810.

44. Qiao, R.; Yu, H.; Ben, L.; Tian, M.; Shen, X.; Cen, G.; Zhu, J.; Wang, Q.; Zhao, W.; Zhang, J. and Huang, X. Utilizing hydrolysis resistance of compressed Li3PS4 films to eradicate surface hydroxyls and form conformal coatings through atomic layer deposition. Chemical Engineering Journal 2024, 486

45. Shen, X.; Yu, H.; Ben, L.; Zhao, W.; Wang, Q.; Cen, G.; Qiao, R.; Wu, Y. and Huang, X. High energy density in ultra-thick and flexible electrodes enabled by designed conductive agent/binder composite. Journal of Energy Chemistry 2024, 90, 133-143.

46. Tian, F.; Ben, L.; Yu, H.; Ji, H.; Zhao, W.; Liu, Z.; Monteiro, R.; Ribas, R. M.; Zhu, Y. and Huang, X. Understanding high-temperature cycling-induced crack evolution and associated atomic-scale structure in a Ni-rich LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 layered cathode material. Nano Energy 2022, 98

47. Tian, M.; Ben, L.; Jin, Z.; Ji, H.; Yu, H.; Zhao, W. and Huang, X. Excellent low-temperature electrochemical cycling of an anode consisting of Si nanoparticles seeded in Sn nanowires for lithium-ion batteries. Electrochimica Acta 2021, 396

48. Tian, M.; Ben, L.; Yu, H.; Song, Z.; Yan, Y.; Zhao, W.; Armand, M.; Zhang, H.; Zhou, Z.-B. and Huang, X. Designer Cathode Additive for Stable Interphases on High-Energy Anodes. Journal of the American Chemical Society 2022, 144, 15100-15110.

49. Tian, M.; Jin, Z.; Song, Z.; Qiao, R.; Yan, Y.; Yu, H.; Ben, L.; Armand, M.; Zhang, H.; Zhou, Z.-b. and Huang, X. Domino Reactions Enabling Sulfur-Mediated Gradient Interphases for High-Energy Lithium Batteries. Journal of the American Chemical Society 2023, 145, 21600-21611.

50. Tian, M.; Yan, Y.; Yu, H.; Ben, L.; Song, Z.; Jin, Z.; Cen, G.; Zhu, J.; Armand, M.; Zhang, H.; Zhou, Z. and Huang, X. Designer Lithium Reservoirs for Ultralong Life Lithium Batteries for Grid Storage. Advanced Materials 2024, 36.

 

目前的研究课题及展望:
1．以理论计算和实验相结合，研究锂二次电池正负极材料结构、表面结构、相变、界面过程和掺杂、表面改性等对材料性能的影响，为高性能电池材料的技术发展提供支撑。
2．研发高比能量、高比功率、长寿命的新型材料、电池、电池系统技术；
3．研发材料和电池新工艺和装备，发展高性能二次电池的绿色制造技术。

培养研究生情况:

指导学生

胡    进  博士研究生  070205-凝聚态物理  80008-物理研究所

刘建永  博士研究生  070205-凝聚态物理  80008-物理研究所

米    欣  博士研究生  070205-凝聚态物理  80008-物理研究所

舒    杰  博士研究生  070205-凝聚态物理  80008-物理研究所

孙劲鹏  博士研究生  070205-凝聚态物理  80008-物理研究所

王小建  博士研究生  070205-凝聚态物理  80008-物理研究所

李立飞  博士研究生  070205-凝聚态物理  80008-物理研究所

唐    堃  博士研究生  070205-凝聚态物理  80008-物理研究所

刘兆君  博士研究生  070205-凝聚态物理  80008-物理研究所

禹习谦  博士研究生  070205-凝聚态物理  80008-物理研究所

刘    磊  博士研究生  070205-凝聚态物理  80008-物理研究所

张    斌  博士研究生  070205-凝聚态物理  80008-物理研究所

王丽平  博士研究生  070205-凝聚态物理  80008-物理研究所

何    宇  博士研究生  070205-凝聚态物理  80008-物理研究所

周思思  博士研究生  070205-凝聚态物理  80008-物理研究所

董金平  博士研究生  070205-凝聚态物理  80008-物理研究所

孙    洋  博士研究生  070205-凝聚态物理  80008-物理研究所

唐    春  博士研究生  070205-凝聚态物理  80008-物理研究所

林明祥  博士研究生  070205-凝聚态物理  80008-物理研究所

徐凯琪  博士研究生  070205-凝聚态物理  80008-物理研究所

闫    勇  博士研究生  070205-凝聚态物理  80008-物理研究所

王    昊  博士研究生  070205-凝聚态物理  80008-物理研究所

陈    斌  博士研究生  070205-凝聚态物理  80008-物理研究所

詹元杰  博士研究生  070205-凝聚态物理  80008-物理研究所

陈宇阳  博士研究生  070205-凝聚态物理  80008-物理研究所

胡    飞  硕士研究生  070205-凝聚态物理  80008-物理研究所

武怿达  博士研究生  070205-凝聚态物理  80008-物理研究所

赵俊年  博士研究生  070205-凝聚态物理  80008-物理研究所

金    周  博士研究生  070205-凝聚态物理  80008-物理研究所

张    华  博士研究生  070205-凝聚态物理  80008-物理研究所

起文斌  博士研究生  070205-凝聚态物理  80008-物理研究所

田    丰  博士研究生  070205-凝聚态物理  80008-物理研究所

季洪祥  博士研究生  070205-凝聚态物理  80008-物理研究所

田孟羽  博士研究生  070205-凝聚态物理  80008-物理研究所

申晓宇  博士研究生  070205-凝聚态物理  80008-物理研究所

岑官骏  博士研究生  070205-凝聚态物理  80008-物理研究所

乔荣涵  博士研究生  070205-凝聚态物理  80008-物理研究所

其他联系方式:

电话：010-82648073

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