青岛科技大学材料学院李桂村

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李桂村，现为青岛科技大学教授、博士研究生导师、九三学社社员、中国化工学会化工新材料委员会会员、材料科学与工程学院副院长。自2000年留校从事科研与教学工作以来，以严谨的科学态度和务实的工作作风，在科研、教学和学科建设工作中做出了突出成绩。曾担任材料物理教研室主任、新能源材料与器件教研室主任。2010年入选“青岛市拔尖人才”，2012年入选“山东省第三届优秀研究生指导教师”，2015年入选“山东省有突出贡献的中青年专家”。


姓名  李桂村
性别 男
出生年月 1974.05
职称 教授
学历（学位） 研究生（博士）
毕业院校 中国海洋大学
所属院系 材料科学与工程学院
行政职务 无
导师类别 博士生导师、硕士生导师
主讲课程 纳米科学与技术、纳米材料研究前沿
招生专业 材料物理与化学，材料学
研究方向 电化学储能材料与技术
联系方式 guicunli@qust.edu.cn
个人简历（包括近期科研项目）
现为青岛科技大学教授，博士研究生导师，九三学社社员，曾获“青岛市拔尖人才”、“山东省优秀研究生指导教师”等荣誉称号。
研究方向为：锂离子电池、超级电容器用储能材料和技术。
近年来，主持国家自然科学基金、山东省科技计划项目、青岛市科技计划项目等项目，研究成果在Macromolecules、Journal of Materials Chemistry A、Journal of Power Sources、Electrochimica Acta、RSC Advances、Inorganic Chemistry、Journal of Physical Chemistry B/C等国外杂志发表SCI收录论文80多篇，获得中国发明专利3项，研究成果获得山东省自然科学二、三等奖、青岛市自然科学二等奖等科研奖励，指导山东省优秀硕士学位论文4篇。

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青岛科技大学第十一届“十大杰出青年”——李桂村

李桂村，现为青岛科技大学教授、博士研究生导师、九三学社社员、中国化工学会化工新材料委员会会员、材料科学与工程学院副院长。自2000年留校从事科研与教学工作以来，以严谨的科学态度和务实的工作作风，在科研、教学和学科建设工作中做出了突出成绩。曾担任材料物理教研室主任、新能源材料与器件教研室主任。2010年入选“青岛市拔尖人才”，2012年入选“山东省第三届优秀研究生指导教师”，2015年入选“山东省有突出贡献的中青年专家”。

一、潜心研究，科研永无止境

围绕未来面临能源短缺的问题，十几年稳扎稳打形成了“新型电化学储能材料和技术”的研究方向。作为项目负责人主持了国家自然科学基金项目3项、其它科技项目6项。研究成果在Macromolecules、Journal of Materials Chemistry A等国外杂志发表SCI论文120多篇，其中，影响因子大于3的论文55篇，封面论文1篇，共被他人引用2500多次。获中国发明专利4项；2007年获得山东省优秀博士学位论文奖，2008年获得山东高等学校优秀科研成果一等奖1项(首位)、2010年获得青岛市自然科学二等奖1项(首位)、2010年获得山东省自然科学三等奖1项(首位)、2010年中国石化联合会科技进步二等奖1项(第三位)、2011年获得中国石化联合会科技进步三等奖1项(首位)、2012年获得山东省自然科学二等奖1项(第二位)等。

李桂村同志在新型电化学储能材料和技术方面已经取得了许多研究成果，具有较高的学术价值及应用价值，受到国内外同行的关注。李桂村同志被授予“青岛拔尖人才”（2010年）、“山东省有突出贡献的中青年专家”（2015年）等荣誉称号”。然而，正如没有完美的材料，同样科研工作亦是如此，坚信创新会不断从创新中产生。

二、致力教学，在平凡的岗位上闪光

李桂村多年来怀着高度的责任心和爱岗敬业精神全身心的投入到本职工作中，默默无闻的从事着太阳底下最光辉的职业。他先后主讲了本科生课程“固体物理”、“纳米科学与技术”和硕士生课程“纳米材料研究前沿”等。2门本科生课程 2014年均被评为“山东省高等学校精品课程”。鉴于纳米科技发展非常迅速，在授课同时注重资料收集整理，2014年参编"十二五"规划教材《纳米材料及其制备技术》1部。“新能源材料与器件专业校所结合协同育人研究与实践”获得校级教学成果二等奖。

李桂村同志的座右铭是：每天都要再努力一些，再多做一些工作，机遇永远只给有准备，有能力去抓住的人。他身体力行的以自己对工作的热情、敬业和奉献精神影响、感染、熏陶着学生们。近年来，指导的学生已在国际著名刊物发表了70多篇SCI收录论文，获山东省大学生课外学术科技作品竞赛山东省一等奖1项和国家级大学生创新创业训练计划项目1项。这些无不是他倾情学生最好的回报，他先后7次被评为校级优秀硕士学位论文指导教师、4次被评为山东省优秀硕士学位论文指导教师，也因此获得“第三届山东省研究生优秀指导教师”荣誉称号。

三、任劳任怨，甘于学科奉献

在学科建设方面，积极参与材料科学与工程博士后流动站、材料科学与工程一级学科博士点、山东省“十二五”重点学科材料物理与化学和重点实验室纳米材料工程技术实验室等申报和建设工作。作为教研室主任器件，材料物理教研室被授予“青岛市工人先锋号”称号。2012年作为学术带头人成功申请了“新能源材料与器件”本科专业，组建了新能源材料与器件教研室并担任教研室主任，同年学院与中科院青岛生物能源与过程研究所联合申请了教育部、中科院“科教结合协同育人行动计划”，成立中国科学院大学 “菁英班”，该专业2013年入选了青岛科技大学“英才培养计划”。先后担任了“新能源材料与器件”专业2013和2017级班主任，对于这个刚刚成立6年的新专业和学生充满了无限的期望和祝福，祝愿他们明天会更好！

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青科大李桂村和中科院青能所崔光磊最新Small Methods综述：基于相转化反应正极的可充镁电池前景及进展

目前，锂离子电池仍然是驱动便携式电子产品和电动汽车的主要化学电源选择。然而，以有机溶剂为电解质的锂离子电池依然难以达到电动汽车对化学电源的要求，这主要是由于锂离子电池存在着起火甚至爆炸等安全隐患。此外，经过 25 年的持续改进，成熟的锂离子电池技术正在接近能量密度的极限（略高于 300 Wh/kg）和材料成本极限，难以满足长续航动力电池的需求。

考虑到上述问题，开发新型电池体系引起了科学工作者的极大研究兴趣。其中，以金属镁为负极的可充镁电池具有诸多优势：其一，金属镁具有较高的体积比容量（3832 mAh mL–1）；其二，电沉积金属镁为非枝晶状，安全性好；其三，地壳中镁含量丰富，可充镁电池有望在大规模储电站领域获得技术推广和应用。虽然可充镁电池具有诸多潜在优势，然而其真实的能量密度能否超过目前的锂离子电池及其竞争者-金属锂电池还没有详细报道。此外，实现高能量密度可充镁电池的正极材料体系有：1）高电压正极（容量低）和2）高容量（电压低）正极体系两类，哪类材料体系能够真正实现电池的高能量密度优势也不曾在文献中讨论。分析并讨论上述两类问题关乎可充镁电池的发展前景和研究方向，势必会吸引化学电源领域科学工作者的广泛关注。

近日，青岛科技大学李桂村教授与中国科学院青岛生物能源与过程研究所崔光磊研究员等人在Small Methods上，题为”Rechargeable Magnesium Batteries using Conversion-Type Cathodes: A Perspective and Minireview”的综述，第一作者为青岛科技大学张忠华副教授（第一作者）。通过构建电池模型，提出并对比了可充镁电池和当前锂离子电池的实际可达的质量和体积能量密度。计算结果表明，只有基于相转化型硫正极材料的可充镁-硫电池能够输出比当前锂离子电池更高的能量密度，这一结果强调和坚定了以金属镁为负极的镁电池的发展前景和研究方向，即研究者应更多关注高能量密度镁-硫电池的研发。由于当前镁-硫电池的电化学性能受限于电解质体系，作者也综述了非亲核电解质体系的研究进展。此外，作者也详细分析了基于相转化型正极材料的可充镁电池的研究现状和突出科学问题。最后，作者们提出的指导方针为开发高能量密度的镁电池提供了新借鉴。

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三维多功能梯度材料的设计、制备及金属镁沉积性能研究
批准号        51972187       
学科分类        无机非金属能量存储材料 ( E021002 )
项目负责人        李桂村       
依托单位        青岛科技大学
资助金额        60.00万元       
项目类别        面上项目       
研究期限        2020 年 01 月 01 日 至2023 年 12 月 31 日

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可充电镁电池技术表现出低成本，高安全性和相对较高的能量密度等特点，然而，在实际应用条件下（高面容量和快充放电速率等），提升金属镁的沉积/溶解性能以及解析金属镁-电解质界面化学组分和结构是当前可充镁电池发展所面临的重要课题。此外，当前常用的四类镁电池电解质其沉积/溶解镁能力在不同文献报道中差别较大。针对上述两方面问题，我校材料科学与工程学院李桂村教授，张忠华副教授，联合中科院青能所崔光磊研究员在镁电池电解液及镁沉积界面形态方面进行了深入研究，并取得阶段性进展。以青岛科技大学为第一通讯单位，研究内容以”Insights into interfacial speciation and deposition morphology evolution at Mg-electrolyte interfaces under practical conditions”为题，在中国科技期刊卓越行动计划重点期刊《Journal of Energy Chemistry》(48,2020, 299–307, IF=5.162)上发表文章，第一作者为材料学院研究生宋子豪。

金属镁在铜箔上的非均匀沉积过程示意图

       研究结果表明，镁电池电解液的溶液化学性质以及金属镁-电解质界面对金属镁负极的可逆性以及金属镁沉积物形貌起着至关重要的作用。 在高面容量（5-10 mAh cm-2）条件下，当前常用的四类镁电解质所组装的Mg//Cu非对称电池会发生严重的内部短路，但是发生短路的时间各不相同。进一步的光学和电子显微镜分析表明，在金属镁剥离过程中，负极表面会形成的多孔阵列状和半球形的腐蚀坑，随后的金属镁沉积过程，镁离子优先被还原并沉积形成松散的相互连接的大块聚集体，而不是均匀且密实的膜状沉积物（图1）。所形成的相互连接的颗粒状金属镁沉积物易于渗透并进入多孔隔膜，进而导致电池失效。另外，通过X射线光电子能谱刻蚀技术可以发现，从沉积物的表面到内部都显示出金属铝的共沉积现象，而镁沉积物的近表面中还存在含氯的化合物，相关物种分析及其形成机制仍需要进一步研究。
       本课题得到国家自然科学基金，山东省自然科学基金，山东省重点研发项目，青岛市科技发展计划等项目的资助。

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由氧化物和硒化物（硫化物、氮化物或碳化物）组成的异质结构在抑制LiPSs穿梭效应和促进锂硫电池充放电动力学方面得到广泛研究，因为异质结构可协同氧化物对多硫化锂（LiPSs）的优异吸附性和硒化物（硫化物、氮化物或碳化物）对多硫化锂（LiPSs）的催化转化作用。然而受限于异质结构中吸附主体和催化主体的异位性，LiPSs的吸附-催化路径受限于局部界面，有限的活性位点难以满足高性能锂硫电池的需要。同时，除了LiPSs还原为Li2S2的液-固转化步骤之外，Li2S2还原为Li2S的固-固转化步骤和Li2S氧化为Li2S2的固-固转化步骤也应当给予更多的关注和研究。因此，探索同时兼具吸附催化功能的材料和兼顾硫的氧化动力学与还原动力学的工作显得尤为重要。

         在这项工作中，青岛科技大学李桂村教授与张忠华副教授等人首先通过第一性原理（DFT）计算对比了富硒空位的 VSe2-x与V2O3对LiPSs的吸附作用和催化转化作用。研究结果表明：原本对LiPSs吸附性能不及V2O3的VSe2，经过硒空位的修饰，对LiPSs吸附性能得到大大增强。同时，富硒空位的 VSe2-x在LiPSs还原为Li2S2的液-固转化步骤、Li2S2还原为Li2S的固-固转化步骤和Li2S氧化为Li2S2的固-固转化步骤中大大降低了转化能垒，起到了双向催化作用。
         本实验中，借助独特纳米花片结构的聚苯胺-五氧化二钒前驱体，可控地设计了富硒/无硒空位氮掺杂碳@氧化钒-硒化钒异质结（NC@VO-VSe）和氮掺杂碳@氧化钒（NC@VO），系列多硫化物吸附与催化反应的测试（如，可视化吸附、对电池、硫化锂沉积实验、电化学测试）对DFT计算结论进行论证。结果表明：S/NC@VO-VSe正极的穿梭效应得到有效抑制，充放电动力学得到极大改善，在 2 C 下具有 693.7 mAh·g−1 的出色倍率能力，在 2 C 下 1000 次循环内具有显著的长期循环能力。
          本工作通过空位修饰策略，从材料设计的角度将材料对 LiPS 的吸附作用和催化作用耦合起来，提出的“双向催化功能”对于兼顾锂硫电池充电动力学与放电动力学的研究具有一定的参考意义。


         文章信息：Y. Li, Z. Zhou, Y. Li, et al. Selenium vacancies enable efficient immobilization and bidirectional conversion acceleration of lithium polysulfides for advanced Li-S batteries. Nano Research. https://doi.org/10.1007/s12274-022-4552-7..