华中科技大学冯光教授学术讲座

电化学储能界面的分子模拟

主讲人 : 冯光教授

电极与电解液形成的复杂固液界面在二次电池和超级电容器等电化学储能器件中扮演着重要角色；准确揭示这些固液界面的微观结构及其动态形成过程，有助于认知其储能机理，以研发出高性能储能器件。近年来，我们开发恒电势分子模拟方法与技术，采用具有不同拓扑结构与表面特征的电极和具有不同分子构型与物化性质的电解液，模拟刻画了锂离子电池与超级电容器中的储能界面，探究了电极-电解液界面的复杂微观结构和动态形成过程与储能性能之间的关联机制，为新型储能技术的研发提供了新思路。

本报告的主要内容包括：报告人及其团队提出的二次型恒电势新算法，开发了能在电极上准确施加电压/电流的分子动力学模拟技术与软件，能高效地模拟出充放电过程中电极与电解液形成的动态复杂固液界面；解析杂质/添加剂对储能界面微观结构与工作电压的影响机理，以此提出了定向调控界面结构的理论与策略，有效提高了电解液的工作电压；探究具有不同孔型结构的纳米孔内的离子传输及其储能性质，发现了特定纳米孔强化离子传输的新现象，提出了能同时提高能量密度和功率密度的储能方案；模拟解析了充放电过程中的界面热行为，发现了离子液体电化学体系中储能界面产热随电压先吸热后放热的新现象，发展了同时考虑平动熵和转动熵的格子气模型，揭示出溶剂主导水溶液界面产热的微观作用机理。

---

主讲人简介：

冯光，华中科技大学能源与动力工程学院教授/博导，英国皇家化学学会会士。2002、2005年分别获华中科技大学学士、硕士学位，2010年获美国Clemson大学博士学位，2010-2013在美国Vanderbilt大学和FIRST能源前沿研究中心先后以博士后和研究助理教授从事研究工作，2013年11月加入华中科技大学能源与动力工程学院和煤燃烧与低碳利用全国重点实验室。专注于开发恒电势分子模拟方法与技术，研究与电化学界面和输运相关的基础性、前沿性问题，在超级电容器与二次电池储能机理与优化设计方面取得了一些创新成果：编纂百科全书1卷、发表英文书籍3章、SCI期刊论文百余篇；近五年，发表第一或(共同)通讯作者论文40余篇（包括Nature Materials、Nature Computational Science、Nature Communications、Physical Review Letters、Physical Review X、Advanced Materials、Angewandte Chemie、Chemical Reviews等），获湖北省自然科学一等奖1项（排1），任Energy Advances创刊副主编。