简介:
李鑫于2025年作为杰出研究员全职加入中国科学院物理研究所清洁能源实验室。他的课题组目前的重点研究方向是人工智能与新材料预测和先进制造,以及在锂和钠离子固态电池以及凝聚态量子和半导体材料中的应用。李鑫教授于2015至2025年任职于哈佛大学工程学院,于2019年升任材料科学副教授。他本科就读于南京大学物理系,博士就读于宾夕法尼亚州立大学材料工程系,并在加州理工和麻省理工完成博士后工作。他领导的科研工作在Nature, Science, Nature Materials, 等国际一流期刊发表固态锂电、钠电、以及人工智能相关论文六十余篇,申请固态电池和电池材料方向的专利十多项,并累计主持能源部,自然科学基金委,以及工业界项目十余数项。 李鑫博士曾荣获德国Falling Walls Foundation 2024年全球十大工程技术突破奖,于2019和2021年两次荣获韩国LG 全球创新大赛奖,于2021年创立的旨在应用于电动汽车的全固态电池公司Adden Energy, Inc.
主要研究方向:
锂离子和钠离子固态电池中的电化学,层状金属氧化物中的电声磁耦合,复杂材料和器件系统,强关联材料系统。实验室结合材料合成、性能测试、高端表征,以及理论建模、第一性原理计算、大数据和人工智能,设计具有学术价值、经济价值和产业价值的颠覆性功能材料和器件。
过去的主要工作及获得的成果:
1.展开了固态电池固-固界面反应的研究,从实验结果出发逐步构建了硫化物等多种电解质与多种电极内材料的界面反应模型,研究了它们的反应机理,并运用于新材料和器件的设计,从而显著提高了固态电池的循环寿命和倍率性能。并通过对基于陶瓷固态电解质复合物和器件工艺的研究,显著降低了对固态电池运行所需堆叠压力的要求。
2.开发了基于大数据机器学习的固态电池新材料预测平台,并与产业界结合开发了锂离子电池和固态电池的诊断、检测、和调控器件运行的人工智能软硬件一体化平台。显著提高了新型电池材料的开发效率和电池器件的运行寿命和实时安全性。
3.结合实验与计算,系统研究了关于钠离子金属氧化物层状材料中钠离子空位序与过渡金属氧化物层的电荷和磁有序性之间的静态和动态耦合关系,并预测了与实验吻合的非谐声子-电荷流或钠离子密度波非公度序促进自旋涨落的现象。
4.预测了高温超导材料中非谐声子-电荷流的耦合振动的存在以及它们的非局域性流动,并预测了该现象可以促进自旋涨落以及库伯配对。基于该现象和机制,提出了搜寻和设计具有更高的超导转变温度的材料的新思路。
5. 研究工作获得德国Top 10 Winners of Falling Walls Foundation Breakthroughs of the Year 2024和韩国LG Global Innovation Contest Awards in the Years of 2019 and 2021, 并支持课题组培养的博士生和博士后成立初创公司进行产业化实践。课题组毕业的博士生和出站博士后目前有10人在中外科研机构任教职,5人任公司高管。
代表性论文及专利:
1. 固态电池
- Energy & Environmental Science, (2025) Link
- Nature Materials 23, 244–251 (2024) Link
- MRS Bulletin 48 (2023) 1230 - 1238 Public Share Link Link
- Nature, 593, 218 (2021) Link
- Energy & Environmental Science, 14, 4574 (2021) Link
- Energy & Environmental Science, 13, 908 - 916 (2020) Link
- Journal of Materials Chemistry A, 7, 23604 - 23627 (2019) Link
- Nature Communications, (9), 4037 (2018) Link
2. 人工智能材料设计和器件调控
- Nature Communications (2025) in press
- Advanced Intelligent Systems, 2500279 (2025) Link
- ACS Energy Letters, 7, 4362-4367 (2022) Link
- Advanced Materials, 2207411 (2022) Link
- Journal of American Chemical Society Au, 2 (4), 886-897 (2022) Link
- Advanced Intelligent Systems, 1, 1900102 (2019) Link
- Energy & Environmental Science, 14, 4574 (2021) Link
3. 电池正极材料中的电化学和凝聚态物理现象
- Journal of Materials Chemistry A 13, 19510-19521 (2025) Link
- Energy Storage Materials, 55, 587-596 (2023) Link
- Matter, 5, 1-16 (2022) Link
- Physical Review Materials, 5, 084402 (2021) Link
- Advanced Functional Materials, 28, 1805105 (2018) Link
- Advanced Functional Materials, 28, 1803896 (2018) Link
- Nature Materials, 13, 586-592 (2014) Link
- Science, 343, 519-522 (2014) Link
4. 高温超导现象和材料设计
- npj Computational Materials (2025) Link
- npj Computational Materials, 6, 103 (2020) Link
- Physical Review Letters, 121, 157001 (2018) Link
培养研究生情况:
拟招收多名具有材料、物理、能源、化学、化工、电子、计算机等专业背景方向的,并且有志向进行课题组相关方向研究的博士生、博士后、以及青年领军学者
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