王雪锋

简介


2006年9月----2010年6月  中国地质大学(北京) 材料科学与工程  本科
2010年9月----2013年6月  中国科学院物理研究所  材料科学  硕士
2013年8月----2016年1月  中国科学院物理研究所  凝聚态物理  博士
2016年4月----2019年11月  加州大学圣地亚哥分校  纳米工程  博士后
2019年11月----               中国科学院物理研究所   A04组  特聘研究员

主要研究方向


冷冻电镜及其它先进测试方法研究电池材料的结构和机理

过去的主要工作及获得的成果



  1. 首次将冷冻电子透射显微镜(cryo-TEM)技术用于研究电化学沉积活泼金属的纳米结构和生长机理:1)揭示金属锂形核过程以及从非晶向结晶相的转变;2)金属锂表面固态电解质膜(SEI)的组成和分布;3)不同生长条件对沉积锂的结构和表面结构的影响;
  2. 结合化学滴定和气相质谱,开发了准确定量电化学沉积前后的金属锂,揭示了失去电化学活性的锂的含量和形成机理,并提出相应策略以提高金属锂的电化学沉积和脱出可逆性;
  3. 采用多种表征手段解析全固态电极的界面问题,剥离并分析正极材料NCA和电解质材料LPSCl的在循环过程中的化学反应和电解质材料自身的电化学分解,提出使用LiNbO3包覆NCA可以有效地抑制两者的化学副反应,电解质电化学分解会自身钝化,阻止其进一步分解
  4. 基于卤氧-硫电化学反应构建了一种新型混合锂离子/锂氧电池。在该体系中,氧离子和锂离子可以可逆地在MoS2结构中进行脱嵌,形成一种新的化合物Li2MoO2S2。采用多种表征方法分析了该电池体系的反应机理和Li2MoO2S2的结构。该工作为突破目前锂电子电池的瓶颈并实现下一代高能量电池开辟了新的方法和途径。
  5. 设计制备出具有反P2结构的负应力材料Na0.5NbO2:1)该层状结构材料所具有的反P2结构和钠离子嵌脱其中时表现出的负应力效应都是其它材料难以具备的;2)将第一性原理(DFT)计算与实验测量相结合,阐明了该材料显著负应力效应的产生机制,确认了其反P2结构及嵌脱钠过程中的结构相变;3)该材料所具有的高结构稳定性、高钠离子扩散系数使其成为长寿命、高倍率的钠离子电池负极材料;4)利用其对常规(正应力)电极材料的体积缓冲作用构建了长寿命高比能电池
  6. 澄清了Mxenes材料Ti3C2X的(表面)结构和嵌钠机理:1)利用STEM技术在原子尺度上澄清了新型功能化二维过渡金属碳化物(Mxenes) Ti3C2X的表面结构;2)发现了钠离子在Ti3C2X中的双层嵌入机制,指出钠离子通过两相反应和固溶体反应方式嵌入Ti3C2X;3)修正理论模型并采用DFT计算成功预测了Ti3C2X的物理与化学性质
  7. 确认1T-MoS2相的存在及嵌钠导致2H1T相变的机制:1)通过STEM和原位XRD,确认了1T-MoS2相的存在;2)在原子尺度上澄清了嵌钠过程中硫原子滑移使MoS2从半导体2H相到导体1T相的相转变及其它结构演变;3)确定出MoS2结构可逆转变的临界嵌钠量为1.5,通过控制嵌钠量、优化粘结剂和预嵌入改善了MoS2的电化学性能。

代表性论文及专利


1. Wang, X.;  Zhang, M.;  Alvarado, J.;  Wang, S.;  Sina, M.;  Lu, B.;  Bouwer, J.;  Xu, W.;  Xiao, J.;  Zhang, J.-G.;  Liu, J.; Meng, Y. S.*, New Insights on the Structure of Electrochemically Deposited Lithium Metal and Its Solid Electrolyte Interphases via Cryogenic TEM. Nano Lett. 2017, 17 (12), 7606-7612.
2. Wang, X.;  Li, Y.; Meng, Y. S.*, Cryogenic Electron Microscopy for Characterizing and Diagnosing Batteries. Joule 2018, 2 (11), 2225-2234.
3. Wang, X.;  Li, Y.;  Bi, X.;  Ma, L.;  Wu, T.;  Sina, M.;  Wang, S.;  Zhang, M.;  Alvarado, J.;  Lu, B.;  Banerjee, A.;  Amine, K.;  Lu, J.*; Meng, Y. S.*, Hybrid Li-Ion and Li-O2 Battery Enabled by Oxyhalogen-Sulfur Electrochemistry. Joule 2018, 2 (11), 2381-2392.
4. Banerjee, A.;  Tang, H.;  Wang, X.*;  Cheng, J.-H.;  Nguyen, H.;  Zhang, M.;  Tan, D. H. S.;  Wynn, T. A.;  Wu, E. A.;  Doux, J.-M.;  Wu, T.;  Ma, L.;  Sterbinsky, G. E.;  D’Souza, M. S.;  Ong, S. P.*; Meng, Y. S.*, Revealing Nanoscale Solid–Solid Interfacial Phenomena for Long-Life and High-Energy All-Solid-State Batteries. ACS Appl. Mater. Interfaces 2019.
5. Wang, X.;  Shen, X.;  Gao, Y.;  Wang, Z.*;  Yu, R.*; Chen, L., Atomic-Scale Recognition of Surface Structure and Intercalation Mechanism of Ti3C2X. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137 (7), 2715-2721.
6. Wang, X.;  Shen, X.;  Wang, Z.*;  Yu, R.; Chen, L., Atomic-Scale Clarification of Structural Transition of MoS2 upon Sodium Intercalation. ACS Nano 2014, 8 (11), 11394-11400.
7. Wang, X.;  Gao, Y.;  Shen, X.;  Li, Y.;  Kong, Q.;  Lee, S.;  Wang, Z.*;  Yu, R.;  Hu, Y.-S.; Chen, L., Anti-P2 structured Na0.5NbO2 and its negative strain effect. Energy Environ. Sci. 2015, 8 (9), 2753-2759.

目前的研究课题及展望


金属锂等活性金属的生长机理;
全固态的界面和输运性质;
新型储锂结构和机制探索;
原位电镜技术开发和应用。

其他联系方式


Email: wxf@iphy.ac.cn

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