【推荐发表期刊】

• Journal of Power Sources - SCI - JCR Q1 / 中科院1区

• ACS Applied Materials & Interfaces - SCI - JCR Q1 / 中科院1区

• Journal of Energy Storage - SCI - JCR Q1 / 中科院2区

  
  

【课题背景】

随着电动汽车和规模储能市场的爆发式增长，传统商用液态锂离子电池在能量密度（约300 Wh/kg上限）和安全性（易燃易爆）方面已逐渐触及天花板，难以满足未来长续航和高安全的需求。全固态电池采用固态电解质，具有本质安全和高能量密度的优势。

其中，硫化物电解质离子电导率最高，但其对空气敏感且界面副反应严重，急需通过先进的材料设计手段进行突破。在众多固态电解质材料中，硫化物电解质因拥有媲美液态电解质的超高离子电导率而备受瞩目。

然而，其实际应用仍面临严峻挑战：硫化物材料对空气极其敏感，且在充放电过程中，电极/电解质界面会发生严重的化学副反应和机械接触失效，导致电池内阻急剧增加、循环寿命衰减。

因此，深入揭示界面失效的微观机理，并研发高效的界面修饰与材料改性技术，是突破全固态电池商业化“最后一公里”的核心关键。

【参考方向】

1. 基于原子层沉积（ALD）技术的电极/电解质界面人工SEI膜构筑。

2. 高离子电导率硫代磷酸盐新型晶体结构的设计与合成。

3. 利用原位表征技术（如原位TEM）揭示界面锂枝晶生长演化机理。

4. 结合机器学习势函数的固态离子传输动力学模拟研究。

   
   

【参考课程大纲】

• 第一阶段：电化学基础与材料概论

• 固态电池工作原理与硫化物电解质晶体结构解析。

• 电化学阻抗谱（EIS）、循环伏安法（CV）原理及数据分析。

• 关键文献研读：Goodenough及Arumugam Manthiram等课题组经典工作。

• 第二阶段：计算模拟与材料设计（DFT方向）

• 第一性原理计算基础（VASP/Materials Studio软件入门）。

• 晶体结构建模与电子结构计算（能带、态密度）。

• 过渡态搜索（NEB）与离子迁移能垒计算实战。

• 第三阶段：界面改性策略与机理分析

• 界面模型构建：正极/电解质界面匹配性与稳定性模拟。

• 改性方案设计：掺杂、包覆层材料筛选与性能预测。

• 分子动力学（AIMD）模拟离子扩散行为。

• 第四阶段：数据可视化与论文产出

• 科研绘图进阶：使用VESTA绘制晶体结构，Origin处理电化学数据。

• 结果讨论：从微观机理（电子/离子传输）解释宏观性能。

• 论文逻辑构建、Introduction撰写技巧与Cover Letter准备。

  
  

【适合人群】材料科学与工程、化学工程、凝聚态物理、新能源科学与工程等专业的学生及研究人员。