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[专家学者] 上海科技大学物质科学与技术学院系统材料学刘巍

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发表于 2017-8-19 09:19:02 | 显示全部楼层 |阅读模式
刘巍    助理教授、上海科技大学研究员2008年毕业于北京师范大学,获材料物理理学学士学位;2013年毕业于清华大学材料学院,获材料科学与工程工学博士学位(导师:潘伟教授);2010年11月至2011年5月在日本东京大学访学(导师:Shu Yamaguchi教授);2013年8月至2017年1月在美国斯坦福大学从事博士后研究(合作导师:Yi Cui教授);2017年3月加入上海科技大学物质科学与技术学院,任助理教授。   
主要开展固态离子导体材料、纳米材料及陶瓷复合材料在能源存储和环境等领域的应用。研究方向包括: 1. 高能量、大功率、安全储能器件以及全固态锂电池的设计与应用;2. 新型燃料电池及催化材料的研究;3. 柔性功能材料。
研究方向        固态离子导体、能源存储器件、纳米材料的制备和应用
联系方式        liuwei1@shanghaitech.edu.cn               
科研成果                 
1. Wei Liu, Seok Woo Lee, Dingchang Lin, Feifei Shi, Shuang Wang, Austin D. Sendek, Yi Cui*. Giant ionic conductivity in composite polymer electrolyte with well-aligned ceramic nanowires. Nature Energy 2017, DOI: 10.1038/nenergy.2017.35.
2. Wei Liu, Weiyang Li, Denys Zhuo, Zhenda Lu, Kai Liu, Yi Cui*. Core-Shell Nanoparticle Coating as An Interfacial Layer for Dendrite-Free Lithium Metal Anodes. ACS Central Sci. 2017, 10.1021/acscentsci.6b00389.
3. Wei Liu, Dingchang Lin, Jie Sun, Guangmin Zhou, Yi Cui*. Improved lithium ionic conductivity in composite polymer electrolytes with oxide-ion conducting nanowires. ACS Nano 2016, 10, 11407-11413.
4. Wei Liu#, Dingchang Lin#, Allen Pei#, Yi Cui*. Stabilizing lithium metal anodes by uniform Li-ion flux distribution in nanochannel confinement. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 15443-15450.
5. Wei Liu, Min-Sang Song, Biao Kong, Yi Cui*. Flexible and stretchable energy storage: recent advances and future perspectives. Adv. Mater. 2016, 29, 1603436 (Invited review article).
6. Yongcai Qiu#, Wei Liu#, Wei Chen#, Wei Chen#, Guangmin Zhou, Po-Chun Hsu, Rufan Zhang, Zheng Liang, Shoushan Fan, Yuegang Zhang, Yi Cui*. Efficient solar-driven water splitting by nanocone BiVO4-perovskite tandem cells. Sci. Adv. 2016, 2, e1501764.
7. Wei Liu, Zheng Chen, Guangmin Zhou, Yongming Sun, Hye Ryoung Lee, Chong Liu, Hongbin Yao, Zhenan Bao, Yi Cui*. Three-dimensional porous sponge inspired electrode for stretchable lithium-ion batteries. Adv. Mater. 2016, 11, 3578-3583 (Awarded as VIP paper).
8. Wei Liu, Wei Pan*, Jian Luo*, Andy Godfrey, Gang Ou, Hui Wu, Wei Zhang. Suppressed phase transition and giant ionic conductivity in La2Mo2O9 nanowires. Nature Commun. 2015, 6, 8354.
9. Wei Liu, Nian Liu, Jie Sun, Po-Chun Hsu, Yuzhang Li, Hyun-Wook Lee, Yi Cui*. Ionic conductivity enhancement of polymer electrolytes with ceramic nanowire fillers. Nano Lett. 2015, 15, 2740-2745.
10. Wei Liu, Takashi Tsuchiya, Shogo Miyoshi, Shu Yamaguchi, Kiyoshi Kobayashi, Wei Pan*. The effect of local structure on ionic conductivity of apatite-type La9.5Si6O26.25. J. Powder Sources 2014, 248, 685-689.
11. Wei Liu, Shu Yamaguchi, Takashi Tsuchiya, Shogo Miyoshi, Kiyoshi Kobayashi, Wei Pan*. Sol-gel synthesis and ionic conductivity of oxyapatite-type La9.33+xSi6O26+1.5x. J. Powder Sources 2013, 235, 62-66.
12. Wei Liu, Bin Li, Hongqin Liu, Wei Pan*. Fabrication of Sm3+ and Nd3+ co-doped CeO2 thin-film electrolytes by radio frequency magnetron sputtering. Electrochimica Acta 2011, 56, 8329-8333.
13. Wei Liu, Bin Li, Hongqin Liu, Wei Pan*. Electrical conductivity of textured Sm3+ and Nd3+ Co-doped CeO2 thin-film electrolyte. Electrochimica Acta 2011, 56, 3334-3337.
14. Wei Liu, Hongqin Liu, Gang Ou, Wei Pan*. Residual stress-dependent electric conductivity of sputtered co-doped CeO2 thin-film electrolyte. J. Appl. Phys. 2011, 109, 084321.
15. Wei Liu, Yanyi Liu, Bin Li, Taylor D Sparks, Xi Wei, Wei Pan*. Ceria (Sm3+, Nd3+)/carbonates composite electrolytes with high electrical conductivity at low temperature. Comp. Sci. Tech. 2010, 70, 181-185.
16. Wei Liu, Saisai Du, Jiajia Tan, Jie Xu, Guoan Cheng*, Ruiting Zheng*. Effects of etching condition on preparation of alumina nanowires. Mater. Sci. Eng. Powder Metallurgy 2009, 14, 100-104.
17. Chong Liu, Po-Chun Hsu, Jie Zhao, Tong Wu, Haotian Wang, Wei Liu, Jinsong Zhang, Steven Chu, Yi Cui*. A half-wave rectified alternating current electrochemical method for uranium extraction from seawater. Nature Energy 2017, 2, 17007.
18. Guangmin Zhou#, Jie Sun#, Yang Jin, Wei Chen, Chenxi Zu, Rufan Zhang, Yongcai Qiu, Jie Zhao, Denys Zhuo, Yayuan Liu, Xinyong Tao, Wei Liu, Kai Yan, Hye Ryoung Lee, Yi Cui*. Sulfiphilic nickel phosphosulfide enabled Li2S impregnation in 3D graphene cages for Li-S batteries. Adv. Mater. 2017, 10.1002/adma.201603366.
19. Kai Liu, Wei Liu, Yongcai Qiu, Biao Kong, Yongming Sun, Zheng Chen, Denys Zhuo, Dingchang Lin, Yi Cui*. Electrospun core-shell microfiber separator with thermal triggered flame-retardant properties for lithium ion batteries. Sci. Adv. 2017, 3, 1601978.
20. Kai Liu, Denys Zhuo, Hyun-Wook Lee, Wei Liu, Dingchang Lin, Yingying Lu, Yi Cui*. Extending the life of lithium-based rechargeable batteries by reaction of lithium dendrites with a novel silica nanoparticle sandwiched separator. Adv. Mater. 2017, 29, 1603987.
21. Jie Sun, Yongming Sun, Mauro Pasta, Guangmin Zhou, Yuzhang Li, Wei Liu, Feng Xiong, Yi Cui*. Entrapment of polysulfides by phosphorene modified separator for lithium-sulfur batteries. Adv. Mater. 2016, 28, 9797–9803.
22. Jie Zhao, Hyun-Wook Lee, Jie Sun, Kai Yan, Yayuan Liu, Wei Liu, Zhenda Lu, Dingchang Lin, Guangmin Zhou, Yi Cui*. A metallurgically lithiated SiOx anode with high capacity and ambient air compatibility. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2016, 13, 7408-7413.
23. Yongming Sun, Jeffrey Lopez, Hyun-Wook Lee, Nian Liu, Guangyuan Zheng, Chun-Lan Wu, Jie Sun, Wei Liu, Jong Won Chung, Zhenan Bao, Yi Cui*. A stretchable graphitic carbon/Si anode enabled by conformal coating of a self-healing elastic polymer. Adv. Mater. 2016, 28, 2455-2461.
24. Jie Sun, Hyun-Wook Lee, Mauro Pasta, Yongming Sun, Wei Liu, Yanbin Li, Hye Ryoung Lee, Nian Liu, Yi Cui*. Carbothermic reduction synthesis of red phosphorus-filled 3D carbon material as a high-capacity anode for sodium ion batteries. Energy Storage Mater. 2016, 4, 130-136.
25. Dingchang Lin, Wei Liu, Yayuan Liu, Hye Ryoung Lee, Po-Chun Hsu, Kai Liu, Yi Cui*. High ionic conductivity of composite solid polymer electrolyte via in situ synthesis of monodispersed SiO2 nanospheres in poly (ethylene oxide). Nano Lett. 2016, 16, 459-465.
26. Jie Zhao, Zhenda Lu, Haotian Wang, Wei Liu, Hyun-Wook Lee, Kai Yan, Denys Zhuo, Dingchang Lin, Nian Liu, Yi Cui*. Artificial solid electrolyte interphase-protected LixSi nanoparticles: An efficient and stable prelithiation reagent for lithium-ion batteries. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 8372-8375.
27. Yayuan Liu, Haotian Wang, Dingchang Lin, Chong Liu, Po-Chun Hsu, Wei Liu, Wei Chen, Yi Cui*. Electrochemical tuning of olivine-type lithium transition-metal phosphates as efficient water oxidation catalysts. Energy Environ. Sci. 2015, 8, 1719-1724.
28. Lei Yao, Gang Ou, Wei Liu, Xiaohui Zhao, Hiroki Nishijima, Wei Pan*. Fabrication of high performance oxygen sensors using multilayer oxides with high interfacial conductivity. J. Mater. Chem. A. 2016,4, 11422-11429.
29. Lei Yao, Wei Liu, Gang Ou, Hiroki Nishijima, Wei Pan*. Phase stability and high conductivity of ScSZ nanofibers: effect of the crystallite size. J. Mater. Chem. A 2015, 3, 10795-10800.
30. Lei Yao, Wei Liu, Gang Ou, Hiroki Nishijima, Wei Pan. Enhanced ionic conductivity in magnetron-sputtered Ce0.8Sm0.2O2-δ/Al2O3 multilayers. Electrochimica Acta 2015, 158, 196-201.
31. Gang Ou, Wei Liu, Lei Yao, Hui Wu, Wei Pan*. High conductivity of La2Zr2O7 nanofibers by phase control. J. Mater. Chem. A 2014, 2, 1855-1861.
32. Bin Li, Wei Liu, Wei Pan*. Synthesis and electrical properties of apatite-type La10Si6O27. J. Power Sources 2010, 195, 2196-2201.



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发表于 2019-1-6 10:07:27 | 显示全部楼层
物质学院助理教授刘巍课题组和特聘教授崔屹合作撰写关于全固态锂金属电池综述性文章。近日,该综述在Cell Press旗下国际知名期刊《Chem》上发表。
锂离子电池具有能量密度高、使用寿命长、质量轻等优点,现已占据绝大部分消费电子产品的电池市场,并逐渐应用于电动汽车和大规模储能电网等领域。然而,目前商业锂离子电池的能量密度仍不能满足当今对高能量密度的需求。全固态锂金属电池是热点研究方向之一,其采用锂金属作负极,并用固体电解质取代电解液,可以在大幅提升电池能量密度的同时解决安全性问题。但固体电解质较低的电导率及较大的电极和电解质之间的固固界面阻抗是制约全固态锂金属电池商业化进程的主要因素。
该综述中,作者首先全面总结了近年来全固态锂金属电池的发展现状,概述了固体电解质的种类和传导机理,介绍了减小界面电阻的代表性策略。同时重点讨论了使用插层式化合物、硫以及空气为正极的三大类全固态锂金属电池的性能和机理。最后,评述了全固态锂金属电池发展的主要挑战并展望了其未来的发展前景。该综述为推动全固态锂金属的商业化进程提供了重要参考依据。
论文第一作者是刘巍课题组博士后夏水鑫博士,2015级本科生吴昕晟为共同第一作者。刘巍助理教授和崔屹教授为共同通讯作者,上科大为第一完成单位。

全固态锂金属电池

全固态锂金属电池
锂电池发展趋势示意图:从传统液态锂离子电池到全固态锂离子电池,
再到先进的全固态锂金属电池,包括全固态锂硫电池和锂空电池。

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发表于 2020-3-27 17:26:08 | 显示全部楼层
上海科技大学物质学院刘巍课题组针对这一问题,提出了利用垂直结构的石墨烯组装阵列(graphene arrays)构建具有层次结构的金属锂载体的策略。该工作结合了第一作者董雷在石墨烯组装上的研究基础,将金属锂负载在由垂直石墨烯阵列形成的二维孔道中,并在金属锂表面构建一层由石墨烯阵列形成的致密防护层。当电池充放电时,锂离子可以在二维垂直通道中快速扩散,从而提高电池倍率性能。同时,这些二维限域空间很大程度上促进锂离子在金属锂表面均匀沉积,抑制了锂枝晶的产生。另外,由石墨烯阵列构成的致密防护层与通常的石墨烯膜不同,其具有大量自上而下的锂离子传输通道,保证了电化学反应高效进行。更为重要的是,这层致密的石墨烯防护层具有天然的疏水和阻隔空气能力,从而赋予金属锂负极很好的安全性。

锂金属材料

锂金属材料
该研究克服了传统意义上金属锂极易与空气和水反应的缺点,并且保持了金属锂自身的电化学活性。研究者相信,此项研究将很大程度上推动为锂金属负极的安全应用,并为高效锂金属负极的安全设计提供新的思路。相关论文在线发表在Advanced Materials (DOI: 10.1002/adma.201908494)上。

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发表于 2022-8-18 17:23:24 | 显示全部楼层
近日,上海科技大学物质科学与技术学院刘巍课题组开发了一种具有定向水渗透功能的复合非织造材料(CAN),无需任何外部驱动力即可实现水溶液中锂离子的提取,有望减少海水/盐湖提锂的能源消耗从而降低成本。该成果发表于国际知名学术期刊Matter。
        在“碳达峰”和“碳中和”的国家战略背景下,作为新能源汽车、3C消费电子和储能等领域最不可或缺的能源金属锂是一种重要的战略性资源。目前,商业锂主要来自于陆地锂矿,数量有限且地理上分布不均。海洋和盐湖卤水中也含有大量锂,但由于大多数提锂技术需要施加外力作为驱动力,例如压力、电场等,将会显著增加提锂工艺的能耗。
        刘巍课题组开发了一种具有定向水渗透功能的复合不对称非织造材料(composite asymmetric nonwoven, CAN),CAN由一层含有锂离子筛(钛酸锂)颗粒的疏水(聚偏氟乙烯)纤维层和一层亲水(棉)纤维层组成(图1)。利用亲/疏水纤维构建润湿梯度,直接依靠溶液重力与材料自身的毛细管压力差,该材料可引导液体穿透材料内的曲折孔道与离子筛颗粒接触,无需任何外部驱动力的情况下实现了锂离子的提取(图2)。这项工作有望为节省海水/盐湖提锂的能源成本带来希望。

复合非织造材料

复合非织造材料
1 具有定向水渗透功能CAN的结构和应用示意图

复合非织造材料

复合非织造材料
图2 CAN的非对称亲水/疏水结构与定向水渗透的特性
      上海科技大学物质学院博士后陈鑫为该论文的第一作者,刘巍教授为通讯作者,上科大为第一完成单位。
       论文链接:https://doi.org/10.1016/j.matt.2022.06.050

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