科研动态

学院郑家新团队新进展：AI2加速锂负极界面研究

北京大学新材料学院郑家新课题组近期提出了一种创新的混合方法——混合第一性原理分子动力学与机器学习势（HAML），为高效模拟电极-电解质界面提供了新思路。基于该方法，团队成功揭示了界面反应动力学在界面调控中的关键作用。相关研究成果以“Machine-learning-accelerated mechanistic exploration of interface modification in lithium metal anode”为题，发表于计算材料领域顶级期刊npj Computational Materials。      ...

2025-08-11

学院肖荫果团队在《自然·通讯》发表研究成果：原位中子和电子显微方法揭示富锂锰基正极材料结构失效机制

富锂锰基正极材料（LRM）因其特有的阴离子氧化还原反应而具有高比容量，被视为下一代锂离子电池最具潜力的正极材料之一。然而在实际应用中，该材料仍存在首圈循环不可逆性显著、持续容量与电压衰减等问题，同时高截止电压会诱发阴离子氧化、氧释放、Li/TM 迁移及界面副反应等一系列内生结构失稳的级联过程。针对以上问题，肖荫果团队在富锂锰基层状正极材料研究中取得系列创新成果，包括：构建强配体界面（Advanced Functional ...

2025-08-05

学院潘锋团队运用多尺度拓扑和AI提升“物质多体相互作用”能量预测精度

在材料科学领域，多原子系统行为的准确解析始终是一项兼具基础性与挑战性的课题。以锂离子电池等高能量密度储能器件中的关键元素锂为例，锂原子簇内部能量与相互作用的精准预测对推动下一代储能技术发展至关重要。然而，随着原子数量增加，系统交互复杂性呈指数级增长，虽然深度学习模型展现出巨大潜力，但材料科学领域面临的高质量数据稀缺和模型“黑箱”特性等问题限制了其应用。北京大学深圳研究生院新材料学院潘锋教授团队...

2025-07-30

学院肖荫果团队在调控轨道杂化提升富锂锰基正极材料初始库仑效率方面取得研究进展

近日，新材料学院肖荫果团队在国际学术期刊《Angewandte Chemie International Edition》上发表题为“Boosting Initial Coulombic Efficiency in Li-Rich Mn-based Cathodes by Tuning Orbital Hybridization”的研究论文，该成果被期刊遴选为热点论文（Hot Paper）。富锂锰基正极材料因其阴离子氧化还原反应所提供的高比容量优势，被认为是下一代锂离子电池的关键材料。然而，该材料在首次充电过程（>4.5 V）中存在的晶格氧不...

2025-07-17

学院潘锋/杨卢奕团队在调控锂电池高性能硅基负极电解液提升界面稳定性方面取得新进展

氧化亚硅（SiOx，0<x<2）因其高比容量、低工作电位和低成本等优势，被视为实现高能量密度锂离子电池的理想负极材料。新材料学院潘锋/杨卢奕团队前期研究发现，SiOx在循环过程中的剧烈膨胀-收缩会导致固态电解质界面膜（SEI）持续增厚，最终造成电子渗流网络中断（Nat. Comm., 2023, 14, 6048）。从界面稳定性设计角度出发，在SEI中构建富含氟化锂（LiF）的内层结构被证实可显著提升其稳定性（Angew. Chem. 2025, 64，e202413927...

2025-07-09

学院潘锋团队在《JACS》发表运用多尺度拓扑与AI方法高效筛选固态锂电池快离子导体材料的研究进展

锂快离子导体（LSIC，又称固态电解质）作为全固态电池的核心组件，近年来备受关注。在庞大的材料结构空间中精准筛选兼具高离子电导率和优异稳定性的LSIC材料，是构建高能量密度、高安全性储能器件面临的关键科学挑战。尽管已有研究在LGPS、LLZO等特定结构材料中取得突破，但学界仍缺乏兼具普适性、可解释性和高效率的材料发现方法。图论结构化学通过将材料微观结构映射为数学图模型，在材料基因组和催化活性探索等领域展现出强...

2025-06-30

学院郑家新团队《Science China Mater.》提出基态搜索新方法，突破镧系元素掺杂LiNiO₂理论计算难题

镧系元素（Ln）作为稀土元素的重要组成部分，是我国重要的战略资源。近年来，探究镧系元素在新能源领域的应用已成为了稀土材料研究的战略方向。随着新能源产业快速发展，锂离子电池的性能需求持续上升，而优化正极材料是改善其性能的关键途径。目前，LiNiO2（LNO）因其高能量密度和低成本优势备受关注，但其化学稳定性、结构稳定性和热稳定性等问题仍有待突破。对LNO正极材料进行掺杂是有效的优化改性方法。镧系元素具有作为LNO...

2025-06-17

学院潘锋团队《Matter》发文揭示水系电池质子存储与传输关键机制

水系电池以水溶液作为电解质，具有安全性高、不易燃烧的本征优势。例如，汽车启动电源常用的铅酸电池和儿童玩具中为确保安全而采用的镍-氢电池均为水系电池，其工作原理涉及质子的存储与传输。然而，这类电池存在储能密度较低的缺点，不足以满足日益提高的需求。目前业内尚未有兼具高能量密度、长循环寿命且安全的电池体系。因此，在保留水系电解液高安全特性的前提下，利用质子的存储和传输特点开发高能量水系电池，已成为学术...

2025-06-16

学院郑家新团队打造国际水准材料模拟第一性原理计算平台Hylanemos

近期，北京大学新材料学院郑家新课题组与深圳屹艮科技合作，基于高性能Julia语言，成功研发出具有完全自主知识产权的DFT计算软件Hylanemos。该研究实现了从算法到代码的全面自主可控，彻底摆脱对国外软件的依赖，为新材料、新能源等关键领域的底层创新构筑了安全屏障。作为首款达到工程应用级的国产DFT软件，Hylanemos的突破不仅在于技术工具的替代，更标志着我国在计算材料学领域实现了从“跟跑模仿”到“自主创新”的历史性跨...

2025-06-11

学院潘锋教授团队在《先进材料》发表研究成果：通过离子/电子双调控提升锂电池无钴富锂锰基正极材料性能

大力发展以锂离子电池为核心的电动汽车和大规模储能电网，是实现国家碳中和战略的关键。然而，商用层状氧化物正极（如LiCoO₂、NCM/NCA）普遍面临钴成本高昂、容量受限以及高压循环稳定性差等问题。锰（Mn）因其资源丰富、成本低廉且环境友好的特性，被视为理想的替代元素。但无钴富锂锰基正极材料存在动力学性能恶化（表现为容量降低和倍率性能下降）的问题，其根源主要在于：1) 高电压（>4.5 V）下过渡金属（TM）迁移引发的结...

2025-06-06