题目1：失效锂电池电极材料的修复与再利用

报告人：周光敏 副教授（清华大学深圳国际研究生院）

题目2：核级石墨的结构设计和性能调控

报告人：申克 教授（湖南大学材料科学与工程学院）

地点：郭可信楼310教室

失效锂电池电极材料的修复与再利用

周光敏
    清华大学深圳国际研究生院，深圳清华大学城，518055    
    Email: guangminzhou@sz.tsinghua.edu.cn

报告摘要/Abstract：

随着新能源汽车、各类电子设备的普及，锂离子电池的使用量呈现爆发式增长，随之产生了大量废弃锂离子电池。废弃锂电池中包含有大量的金属资源，处置不当既会造成资源浪费，也有潜在的环境风险。现有的商业化电池回收方法以火法、湿法回收方法为主，二者均需要将失效电池中的电极材料结构破坏到原子程度后进行再提取，用作新电极材料的制备，流程长、成本高，且涉及高温、强酸等极端条件的应用，经济效益与环境效益堪忧。如何开发创新的清洁回收方法，简化回收流程，开拓回收产物的再利用途径，是电池回收领域的重大挑战。报告人针对现有回收方法的缺陷，提出了在分子尺度直接对电极材料进行修复的直接回收思想，设计了低共熔溶剂直接修复失效钴酸锂正极、低温熔融盐修复高失效程度三元正极、多功能溶剂热及有机锂盐再生失效磷酸铁锂等创新回收方法；并对与之匹配的直接回收过程进行了闭环化设计；此外提出了失效电极材料向高性能电极材料、纳米催化剂等产物转化的高值化利用途径，大幅简化了回收流程，规避了极端条件的使用，为电池回收研究与产业提供了新的技术体系与理论指导。

报告人简介/Biography：

周光敏，清华大学深圳国际研究生院长聘副教授，博士生导师，入选国家海外高层次青年人才项目，2014年博士毕业于中国科学院金属研究所，导师为成会明院士和李峰研究员。2014-2015年于美国UT Austin从事博士后研究，合作导师为Arumugam Manthiram教授。2015-2019年在斯坦福大学从事博士后研究，合作导师为Yi Cui教授。主要研究方向为电化学储能材料及器件与电池回收，已发表论文300余篇，其中第一作者及通讯作者论文包括Nature Catalysis、Nature Sustainability、Nature Nanotechnology、Nature Energy、Chemical Reviews、National Science Review、Nature Communications、Advanced Materials等。论文被引用 47000多次，60余篇入选ESI高被引论文，H-index为97，2018-2024连续7年入选科睿唯安全球高被引科学家。担任期刊Energy Storage Materials副主编/科学执行编辑及多个期刊青年编委。获得包括辽宁省自然科学一等奖、中国颗粒学会自然科学一、二等奖、侯德榜化工科学技术奖青年奖、广东省材料研究学会青年科技奖、能源存储材料青年科学家奖、中国科学院院长特别奖、Materials Today Rising Star Awards等奖励。

核级石墨的结构设计和性能调控

申克
湖南大学材料科学与工程学院，长沙 410082

报告摘要/Abstract：

高温气冷堆作为第四代先进核反应堆，以其固有安全性被视为核能技术未来发展方向。核级石墨是高温气冷堆的堆芯关键结构材料，其综合性能直接关系到反应堆的寿命和安全性。当前可用的核石墨辐照性能相当于在高温气冷堆中运行40年，难以完全满足第四代核电技术的需求，因此，研究核级石墨的制备、结构与辐照效应，对于提高研发下一代耐辐照核级石墨，具有重要的意义。近年来，湖南大学先进碳素材料研究团队在核级石墨的结构设计与性能调控方面开展了系统性研究工作。

在核级石墨结构设计方面，首先开展了商品化核石墨的微观结构表征，阐明了核石墨的一系列多相杂化微观结构，建立了定量微观结构模型，为预测核石墨堆内服役行为奠定了基础；针对核石墨微观结构形成机制，开展沥青的中间相转变研究，提出中间相的“多次融并”理论，并揭示了中间相在焦炭表面的外延生长行为。以上研究丰富了现有的沥青液相碳化理论，也为核石墨结构设计奠定基础。

在核级石墨的性能调控方面，依次开展了纯度、热膨胀系数和辐照性能调控研究。核石墨对纯度具有严格要求，开展石墨提纯研究，阐明石墨中多元杂质元素的转变与迁移规律，提出了杂质“孔内富集理论”，建立了石墨的梯级提纯技术，并应用于高纯天然石墨和黏胶基碳纤维毡的纯化。降低核石墨热膨胀系数，有利于缓解高温堆测流问题，提高反应堆功率。利用微晶石墨内部的微缝隙结构，发明了天然微晶石墨基新型低热膨胀系数核级石墨，宏观热膨胀系数比进口核石墨IG-110降低30%。该产品实现了产业化，并中标中核集团气冷微堆用石墨材料，获中国非金属矿科技奖一等奖。石墨的辐照性能直接反应堆的寿命，开展石墨晶体的辐照损伤机制研究，将为提升核级石墨辐照性能提供理论基础。利用iDPC-STEM技术，在氦离子辐照的高定向热解石墨中成功地实现了spiro间隙原子的直接成像，并发现了辐照缺陷对石墨c轴方向热导率的增强作用；同时，提出了一种快速、精准的实验方法，准确测量石墨单晶的真实辐照尺寸变化曲线，修正了现有中子辐照数据存在的系统误差，为深入理解石墨辐照尺寸变化行为，从而最终实现调控核级石墨辐照性能的目标奠定了基础。

报告人简介/Biography：

申克，工学博士，湖南大学材料科学与工程学院教授。2013年获清华大学工学博士学位，2013-2017年清华大学核研院、美国伯克利加州大学开展博士后研究。主要从事炭石墨材料的基础理论研究，以及核级石墨、等静压石墨的应用技术开发。具体研究方向包括 (1)先进碳素材料（等静压石墨）的制备理论，(2)核级石墨的评价与表征，(3)石墨的辐照效应等。主持国家自然科学基金3项，中国石化、中核集团项目多项。在CARBON、JOURNAL OF NUCLEAR MATERIALS等期刊上发表论文40余篇，获中国非金属矿科技奖一等奖。多次在世界碳材料大会，国际核石墨专家会等国际会议上做邀请报告。获2022年湖南大学优秀教师，湖南大学2022年教师教学基本功大赛二等奖，第29届国际核工程大会最佳论文奖。兼任先进炭材料及应用技术湖南省重点实验室副主任，《炭素技术》编委，《物理化学学报》青年编委，中国颗粒学会青年理事等学术职务。