南京大学现代工程与应用科学学院何平

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何平，南京大学现代工程与应用科学学院教授、博士生导师。2003年6月毕业于南京航空航天大学应用化学专业，获理学学士学位；2009年6月于复旦大学化学系获得物理化学博士学位，同年赴日本国立产业技术综合研究所能源技术研究所任特别研究员（博士后），从事高比能量二次电池的开发和研究。2011年11月受南京大学人才引进计划资助回国工作，并筹建“南京大学储能材料与电池技术实验室”。主要研究领域为功能材料电化学与储能器件，包括动力型锂离子电池，水系二次电池，高比能量锂-空气电池。近年来在能源材料及化学领域的权威刊物如Nat. Chem. 、 Nat. Commun. 、 Energy Environ. Sci. 、 Adv. Mater. 、 Adv. Energy Mater. 和Nano   Energy 等发表SCI论文90余篇，其中以通讯或第一作者身份发表SCI论文50篇，文章他引3500余次，个人H-index 33。获得日本及中国专利10余项。2009年获得吴浩青电化学奖，2015年获南京大学“中国银行教学成果奖”。担任国家自然科学基金委评审专家和30余种国际学术期刊的审稿人。目前担任国家重点研发计划“新能源汽车”课题负责人，还承担国家纳米重大研究计划（973）课题任务，国家自然科学基金项目（2项），江苏省自然科学基金（2项），教育部博士点基金，留学归国人员启动基金等项目。   

何平        
教授        
办公室地址：        科学楼1302
办公室电话：        025-83593783
Email： pinghe@nju.edu.cn
实验室主页： http://energy.nju.edu.cn

研究方向：
功能材料与电化学，高比能二次电池技术
开设课程：
《能源科学与工程概论》，《储能材料与电池技术》，《能源科学基础实验》
个人简介：

科研成果
文章:
Selected 10 peer-reviewed Journal publications recently.   
[1].      Liao, K. M.; Wu, S. C.; Mu, X. W.; Lu, Q.; Han, M., He P. *; Shao, Z. P.; Zhou H. S*. Developing a “water-defendable” and “dendrite-free” lithium metal anode using a simple and promising  GeCl4   pretreatment method . Adv. Mater. 2018. Accepted .   
[2].      Mu, X. W.; Wen, Q. H.; Ou, G.; Du, Y. M.; He, P. *; Zhong, M. L.; Zhu, H.; Wu, H. *; Yang, S. X.; Li, Y. J.; Li, B. J.; Zhang, X. P.; Zhou, H. S.* A  cathodic collector  with nano villous NiO1-x layer fabricated by laser-scan for Li-O2 battery, Nano Energy. 2018, 51, 83-90.   
[3].      Li, X.; Qiao, Y.; Guo, S. H.*; Xu, Z. M.; Zhu, H.; Zhang, X. Y.; Yuan, Y.; He, P. *; Ishida, M.; Zhou, H. S*, Direct Visualization of the Reversible O2−/O− Redox Process in Li-Rich Cathode Materials. Adv. Mater.    2018 , 30, 1705197.   
[4].      Liu, Y. J.; Li, C.; Li, B. J.; Song, H. C.; Cheng, Z.; Chen, M. R.; He, P. *; Zhou, H. S.* Germanium Thin Film Protected Lithium Aluminum Germanium Phosphate for Solid-State Li Batteries. Adv. Energy Mater   .  2018, 8, 1702374.   
[5].       Liu, Y. J.; He, P.  * ; Zhou, H. S.* , Rechargeable Solid-State Li–Air and Li–S Batteries: Materials, Construction, and Challenges. Adv. Energy Mater.    2018 , 8, 1701602.     
[6].      Yang, S. X.; He, P. * ; Zhou, H. S.* , Research progresses on materials and electrode design towards key challenges of Li-air batteries. Energy Storage Mater.  2018, 13, 29-48.   
[7].      Yang, S. X.; Qiao, Y.; He, P. * ; Liu, Y. J.; Cheng, Z.; Zhou, H. S.* , A reversible Lithium-CO2 battery with Ru nanoparticles as cathode catalyst. Energy Environ. Sci.  2017, 10, 972-978   
[8].      Qiu, F. L.; Zhang, X. Y.; Qiao, Y.; Zhang, X. P.; Deng, H.; Shi, T. R.;He, P. *; Zhou, H. S.*, An ultra-stable and enhanced reversibility lithium metal anode with a sufficient O2 design for Li-O2 battery.Energy Storage Mater. 2017, 12, 176-182.   
[9].      Yang, S. X.; He, P. *; Zhou, H. S.*, Exploring the Electrochemical Reaction Mechanism of Carbonate Oxidation in Li-Air/CO2 Battery through Tracing Missing Oxygen. Energy Environ. Sci. 2016, 9, 1650-1654.   
[10].   Feng, N. N.; He, P. *; Zhou, H. S.*, Critical Challenges in Rechargeable Aprotic Li–O2 Batteries. Adv. Energy Mater., 2016, 6(9),      




国家及省部级科研项目：   
1.  国家重点研发计划“新能源汽车”课题，“动力电池新体系探索”，2016.7-2020.12，640万元，主持。   
2.  国家自然科学基金面上项目，“复杂系统下锂氧气电池正极界面电化学反应机理研究”，2016.7-2020.12，65万，主持。   
3.  国家自然科学基金面上项目，“基于有机电解液锂空气电池的界面反应机理与电化学性能研究”，2013.7-2017.12，83万，主要参与人。   
4.  国家纳米重大研究项目课题任务，“微纳结构锂基负极稳定性及电解液相容性研究”，2014.1-2018.8，109万，主持。   
5.  江苏省自然科学基金优秀青年基金，“锂空气电池多孔空气电极制备及性能”，2016.7-2019.12，50万，主持。   
6.  江苏省自然科学基金青年基金，“动力型锂离子电池负极钛酸锂制备与非对称电化学动力学”，2012.7-2015.12，20万，主持。   
7.   江苏省科技厅产学研合作项目，“锂空电池三维多孔材料制备及其质子惰性电解液相容性研究”，2016.1-2017.12，15万，主持。   
8.  教育部博士点基金，“基于无水电解液的锂空气电池电化学界面研究”，2013.1-2015.12，4万，主持。   
9.  留学归国人员启动经费，“基于锂离子固体电解质的薄膜型锂空气电池的制备与性能”，2015.1-2016.12，3万，主持。   

其他
招收和培养研究生情况以及学生获得的荣誉：
已培养博士生1名，硕士生5名；正指导博士后1名，博士生5名，硕士生多人。

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南京大学何平课题组：海水中总能提到“锂”

与传统方法只能得到锂盐或锂化合物相比，新技术具有可直接提炼金属锂、提炼速度可控、适合大规模生产制备等优势。而且，通过太阳能转化为电能来收集和存储锂，是一种清洁绿色的能源利用方式。

随着消费电子、新能源汽车等产业的飞速发展，锂资源快速消耗，在可见的未来将面临供给不足的问题。而海水中蕴含的锂资源是陆地的1.6万倍，如能有效开发，将有效解决后顾之忧。

来自南京大学的3位科学家研发了一种全新的“海水提锂”技术，为海洋锂资源开发开辟了全新道路。近日，这一研究成果在能源领域顶级学术刊物《细胞》的子刊《焦尔》上在线发表。

左柱为海洋中可开采锂储量，右柱为陆地上可开采锂储量

太阳能转化为化学能

论文通讯作者之一、南京大学现代工程与应用科学学院教授何平告诉《中国科学报》记者，海水中含有极为丰富的锂资源，但单位锂浓度却很低，只有0.1~0.2ppm（1ppm等于溶质质量占全部溶液质量的百万分之一），这导致很难从海水中提取锂。现有的海水提锂技术无法满足新型锂电池技术对锂资源的大量需求。

在前人研究的基础上，何平与南京大学教授周豪慎、2015级博士生杨思勰一起，提出了一种以太阳能为驱动能，基于“组合电解液”思路和离子选择性固体薄膜的恒流电解技术，成功从海水中提取了金属锂单质。

据介绍，该团队设计的组合电解液由阴极区和阳极区组成，中间用固态电解质陶瓷膜分隔，陶瓷膜仅允许锂离子通过。然后，采用微型可调谐太阳能板恒流电源向阴极和阳极之间施加恒定电流，使阳极区海水中的锂离子源源不断地通过固体陶瓷膜，在阴极的铜片表面还原生成金属锂单质。

“与传统方法只能得到锂盐或锂化合物相比，新技术具有可直接提炼金属锂、提炼速度可控、适合大规模生产制备等优势。此外，通过太阳能转化为电能来收集和存储锂，是一种清洁绿色的能源储存方式。”何平说。

海水提锂不仅回收了海洋中的金属锂，还将太阳能转化为了化学能，是资源转化回收的过程。应用方面，锂金属电池、锂空气电池、锂硫电池等都是应用场景。“有金属锂之后，还可以开发设计一系列通过金属锂来释放电能的方法，海水提锂只是上游技术，它还能支持下游的产品研发。”何平说。

另外，有了金属锂单质，还能获得碳酸锂、氢氧化锂等众多化合物。何平介绍，从资源角度来讲，锂的化合物本身就有非常大的应用价值，除了广为人知的电池工业，还有陶瓷化工、医药、核工业等领域，“只要有锂工业的地方，都是有需求的”。

从实验室到产业化有难度

作为一项前瞻性的技术，与从盐湖中的卤水和矿石当中提锂比较，海水提锂有较大的成本优势。“这项技术目前还处于实验室的研发阶段，商业化应用的时间取决于研发进度。另一方面，锂的成本也随供需关系在变化，将来包括锂电池在内的需求会越来越大，资源会越来越稀缺，到时海水提锂作为一项技术储备就会显出优势。从几十年的时间坐标轴来看，矿产资源的价格都是波动上升的。”何平表示。

海水中储有2300亿吨的锂资源,其丰富的储量也是技术开发的一大诱因。而且，陆地锂资源的开发也有局限，“卤水不仅含有锂离子，还有钠离子、钙离子等，提纯锂的过程要消耗很多的能量，矿石提锂也消耗很多电能。矿石提锂需要开矿，有破坏自然环境的风险”。

提到技术目前存在的难题，何平坦言，实验已经验证，海水提锂在理论和技术可行性上没有问题，最大的难题是技术从实验室到产业化的放大以及装置的持续运行，“海洋环境非常恶劣复杂，技术从实验室到海洋环境、装置是否能稳定运行和后期维护都存在技术挑战”。

“新技术肯定是有前景的，但也不能过分夸大，”何平认为，海水提锂在短期内还不能实现产业化，需要进一步研发、中试、放大。“接下来要在实验室进一步做仿真实验，提高系统的部件化学稳定性和寿命，做好关键部件的保护和优化，根据技术遇到的放大和装置难点继续做工作。”

对海水提锂技术，中国汽车流通协会汽车市场研究分会秘书长崔东树认为，可以与其他技术联合，与海水淡化或其他产业相结合，综合效益可能更高。

对此，何平表示认可，“利用太阳能的综合联用，进行多资源提取利用，将是很好的发展路径，但这需要多学科、多技术的联合，需要大团队的合作”。

不同的技术探寻出路

包括海水提锂技术在内，锂资源的大量开发是否会影响电池的价格？崔东树认为，锂的提取技术虽然在快速发展之中，但对锂电池的成本影响不大。“资源的供给很受业内人士的关注，防止出现因为某种资源不足，导致行业发展受阻的情况。”崔东树以钴资源举例，“前期钴资源价格非常高，现在整体来看，钴的价格在国际市场快速回落，这也证明我们对资源的需求与供给能够达到很好的平衡。”

“海水提锂从环境保护方面来看肯定没有问题，而且技术难题也会越来越少，其他形式的提锂技术也在不断进步。”崔东树告诉《中国科学报》记者，不论是锂矿还是盐湖所在地，客观来看都处于经济并不发达的地区，锂资源的开发不仅给行业更好的发展机会，也使当地产业有了升级的机会，推动当地经济发展。“青海盐湖提锂这条产业路线已经打通了。”

据介绍，全球已查明的锂资源储量为3400万吨，青海盐湖的锂资源占全球锂储量的60%以上，有人认为青海盐湖提锂空间广阔，但亦有不同声音认为，在镁锂含量本已畸高的青海盐湖，随着提锂的进行，盐湖卤水禀赋会越来越低，能否持续年产几万吨电池级碳酸锂仍值得观察。

不同的技术有各自的发展路线，海水提锂的研究目前得到了国家重大科学研究计划、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金和江苏省优势学科项目的资助。虽然由于生产成本、市场需求等原因，海水制锂距离产业化应用还有一定距离，但作为一项前瞻性科学研究，“我们要为海洋锂资源的开发尝试开辟新的道路”。何平说。

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储能材料化学与高比能电池技术
批准号        21922508       
学科分类        化学电源 ( B050803 )
项目负责人        何平       
依托单位        南京大学
资助金额        120.00万元       
项目类别        优秀青年科学基金项目       
研究期限        2020 年 01 月 01 日 至2022 年 12 月 31 日