功能无机材料的合成与设计及计算模拟.doc

2017年度广东省科学技术奖项目公示项目名称 功能无机材料的合成与设计及计算模拟 主要 完成单位 主要完成人 （职称、完成单位、工作单位） 排名 职称 工作单位 完成单位 对本项目的主要贡献 张培新 1 教授 深圳大学 深圳大学 主要在锂离子电池正极材料的制备、掺杂改性及其模拟计算，矿渣微晶玻璃设计系统开发，光谱选择性材料制备等方面开展了大量的工作，对本项目《重要科学发现》中的第1、2、3项科学发现做出了创造性贡献，是第1、2、3、6、7、9、10篇代表性论文专著的作者。 任祥忠 2 教授 深圳大学 深圳大学 主要对锂离子电池正极材料的掺杂改性，矿渣微晶玻璃制备及其力学性能研究等方面开展了大量工作，对本项目《重要科学发现》中的第1、2项科学发现做出了创造性的贡献，是第1、2、6、7、10篇代表性论文专著的作者 吕维忠 3 教授 深圳大学 深圳大学 主要在光谱选择性材料的制备及性能开发等方面开展了大量研究工作，对本项目《重要科学发现》中的第3项科学发现作出了创造性贡献，是第3、5、8 篇代表性论文专著的作者 张冬云 4 副教授 深圳大学 深圳大学 主要在锂离子电池正极材料的模拟计算方面开展了大量的工作，对本项目《重要科学发现》中的第一项科学发现做出了创造性的贡献，是第1、6、7、9篇代表性论文专著的作者 刘剑洪 5 教授 深圳大学 深圳大学 主要在锂离子电池正极、负极材料的制备方面开展了一定的工作，对本项目《重要科学发现》中的第1项科学发现做出了创造性的贡献，是第1、2、4、5篇代表性论文专著的作者 项目 简介 一、锂离子电池材料: （1）采用化学沉淀法、固相机械活化法和溶胶-凝胶法等合成了LiFePO4 等多种正极材料，并采用金属离子、碳、导电聚合物等对制备的正极材料进行掺杂改性，显著地改善了其电化学性能。其中LiFePO4在深圳市雄韬电源科技有限公司进行了中试生产，所得成品锂离子电池的电化学比容量高，循环稳定性好，具有重要的市场应用前景。（2）采用分子动力学和第一性原理量子力学方法对制备的材料进行了计算机模拟，系统研究了LiFePO4 离子的微观动力学、晶体界面，研究了复杂物理条件下电池充放电过程中材料微观结构的变化过程，为研究其它的锂离子电池正极材料导电机理及微观性质，电化学性能的改善，掺杂离子种类与数量的选择，提供先期的理论预测与科学依据。 二、微晶玻璃: （1）首次将矿渣微晶玻璃材料设计过程概念化和模型化，提出了矿渣微晶玻璃的类比设计和经验设计模型，构建了国际上第一个集组分设计、性能预测、学习和解释功能于一体的基于 WWW的矿渣微晶玻璃材料设计系统，实现了矿渣微晶玻璃材料设计自动化及智能化。（2） 首次采用分子动力学方法对微晶玻璃的微观结构、晶核形成及晶体生长等方面进行了计算机模拟。开发了三套全新的分子动力学模型参数，从理论和实验上解释了微晶玻璃微观结构的形成机制，明确了微晶玻璃组成、工艺、结构和性能之间的关系，使微晶玻璃的设计与研究上升到原子和分子水平，为微晶玻璃微观结构的控制，提供先期的理论预测与科学依据。 三、光谱选择性与催化材料: 采用超声波化学法、化学沉淀法及微波水热法制备了铋、镱、镧掺杂二氧化锡、纳米铁酸盐等一系列光谱选择性与催化纳米材料，该技术已应用于深圳市大维纳米科技有限公司、信义汽车玻璃（深圳）有限公司的纳米隔热浆料及透明隔热涂膜玻璃生产线。经国家建材测试中心检测，隔热作用明显，节能效果显著。 本项目已在J. Power Sources（IF 6.333）等重要期刊上发表SCI论文115篇，被 SCI他引881次，其中代表作被Angew. Chem. Int. Ed.（IF 11.709）、Energy Environ. Sci.（IF 25.427）等他引268次，其中SCI他引187次，出版专著 2 部, 培养博士、硕士研究生30多名。申请国家发明专利10项，已授权4项，获计算机软件著作权1项，部分成果已实现产业化。该研究成果对材料化学、凝聚态物理、计算材料学等学科发展具有重要推动作用，对相关领域的功能无机材料的开发及产业发展具有极大的促进作用。 代表性论文专著目录 论文名称 年卷页码 国内作者 1 Molecular Dynamics Study on Ion Diffusion in LiFePO4 Olivine Materials/Journal of Physical Chemistry A 2008年 112卷 5406-5410页 张培新，吴燕鹏，张冬云，徐启明，刘剑洪，任祥忠，罗仲宽，王明良，洪伟良 2 Preparation and electrochemical properties of