中国科学技术大学，大家自然是再熟悉不过的了。

红专并进一甲子，科教报国六十年。自1958年成立以来，中科大敢为人先，成为我国高等教育领域一股“不跟风不盲从”的清流。创立全国首个少年班、成立全国首个研究生院、不盲目号召和兼并，创造“千生一院士”的佳话。

在中科大六十周年校庆之际，纳米人联合国际顶级能源期刊Joule，汇总了中科大不同发展阶段的部分老师和校友最新在Joule发表的研究成果。

纳米人：中科大六十周年，如果请您对中科大说一句话，您会说什么？

王功名老师：感谢科大多年的培养，一日科大人，终生科大人。

纳米人：在美国攻读博士学位并从事博士后研究之后，您于2016年回到中科大工作，并入选国家高层次人才计划，当时为什么会选择回来中科大，这里最吸引您的是什么？

王功名老师：我是安徽人，回科大工作离家比较近。另外科大可以为我提供很好的研究平台，而且科大的氛围也很好，学生质量也很高。

钱逸泰院士团队Joule：锂硫电池正极添加剂——“现象”背后的p能带调控

在锂硫电池实际测试当中，不同的极性金属化合物在提升Li-S电池反应动力学性能方面表现出了巨大差异。如何从微观层面揭示Li-S电池性能提升的宏观现象背后的本质原因以及存在的科学规律，正成为该领域极具挑战性的工作。

中科大钱逸泰院士团队和王功名教授课题组研究了钴基化合物在Li-S化学中的动力学行为，发现阴离子的价电子p能带中心位置能够有效调控材料界面电子转移反应动力学，是影响其性能的主要因素。

该研究的发现能够为将来高性能Li-S电池正极材料的设计和研究提供新的思路。

Zhou J, Liu X, Zhu L, et al. Deciphering the Modulation Essence of p Bands in Co-Based Compounds on Li-S Chemistry[J]. Joule, 2018.

DOI: 10.1016/j.joule.2018.08.010

https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(18)30395-7

李亚栋院士团队Joule：单原子催化剂的制备和电催化应用综述

纳米时代渐远，原子时代来袭！

清华大学王定胜教授和李亚栋院士团队系统讨论和总结了利用湿化学方法制备单原子催化剂的最新进展，着重讨论了合成单原子催化剂的核心问题，即如何实现单核金属前驱体的原子级分散和如何防止形成的单原子的迁移团聚，这也为后续的研究者提供借鉴。

此外，本文还介绍单原子催化剂在氧还原反应（ORR）、析氢反应（HER）和二氧化碳电还原反应（CO2RR）中的应用，着重讨论单原子催化剂结构与电催化性能的构效关系。最后结合目前的研究现状和挑战，对单原子催化剂的研究前景进行了展望。

Chen Y, Ji S, Chen C, et al. Single-Atom Catalysts: Synthetic Strategies and Electrochemical Applications[J]. Joule, 2018.

DOI: 10.1016/j.joule.2018.06.019

https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(18)30284-8

纳米人：中科大六十周年，如果请您对中科大说几句话，您会说什么？

崔屹老师： 在科大本科学习五年是我人生和事业起步最重要的一段时光。科大一直保持着务实和注重数理基础的优秀传统，科大人能以安静的心态培养着敏锐的科技洞察力和坚忍不拔的精神。在哈佛读博士、伯克利读博士后、斯坦福任教和科研攻关时取得的成绩，和在科大时打好的基础分不开。我最难忘的是在通宵教室学习和在实验室里首次接触科研的时光。我希望科大的学生们继续保持科大人务实和注重数理基础的优秀传统，放眼世界！

崔屹团队Joule：弹性可伸缩锂负极

可伸缩电子器件，如可穿戴设备、智能衣服、电子皮肤、显示器以及可植入医学器件等，受到了人们越来越多的关注，市场潜力巨大。为这些电子器件供能的电池同样需要具有一定的可伸缩性，在这方面，可伸缩锂离子电池备受关注。

崔屹教授研究组首次制备了弹性可伸缩锂负极。他们将锂金属用橡胶分割成了若干微区，这些微区通过镶嵌在橡胶中的铜线相连，成为“一体化”的结构。

铜线被做成弹簧，保证了其可拉伸性。这样，在电极受到外力而拉伸时，铜弹簧可以变形，填充在弹簧间隙中的橡胶可以吸收机械冲击能量，从而保护锂金属微区免受其影响。同时，锂金属的微区是“一体化”连接在一起的，因此即使在机械变形条件下，它们都能够保持极好的电连接，从而保证电化学反应的稳定进行。这种结构设计能够使得锂金属电极能够在机械拉伸过程中保持较好的电化学性能，在往复的机械变形后，库伦效率衰减很小。此外，由于锂金属微区的三维结构特点，它极大提高了电极的有效面积，降低了局域电流密度，抑制了锂枝晶的生长，这使得锂金属的电化学循环稳定性大大提高。

Liu K, Kong B, Liu W, et al. Stretchable Lithium Metal Anode with Improved Mechanical and Electrochemical Cycling Stability[J]. Joule, 2018.

DOI: 10.1016/j.joule.2018.06.003

https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(18)30239-3

纳米人：中科大六十周年，如果请您对中科大说一句话，您会说什么？

林柏霖老师：祝福母校在新拓展的方向上一切顺利，同时保持传统优势，成为纯粹学术的一个圣地。

林柏霖团队Joule：新减排理论定量揭示二氧化碳减排深度规律

为实现《巴黎气候协定》中各国政府一致设定的温控目标而估算出的碳排放配额很可能在2040年之前耗尽，二氧化碳化学还原作为一种受到广泛关注的技术手段，其在减排中的可能应用亟需系统的研究。

上海科技大学物质学院林柏霖课题组建立了二氧化碳减排新理论，创造性地用两个简单的公式来定量描述途径众多、过程复杂的二氧化碳减排过程，首次提供了简便系统的量化指标，可用于定量比较各种具有不同碳价态的二氧化碳电化学还原产物的本征减排能力，并定量推导出实现净负排放的前提条件，为利用化石能源或者低碳能源驱动的电化学固定二氧化碳法，实现大规模减排提供理论依据。

该研究首次从理论和规律上为二氧化碳化学固定这一减排策略在低碳能源之外，打开了化石能源这一扇大门，进而为低碳能源的成熟和发展，并最终实现温控目标创造更多的机会。

Chen A, Lin B L. A Simple Framework for Quantifying Electrochemical CO2 Fixation[J]. Joule, 2018.

DOI: 10.1016/j.joule.2018.02.003

http://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(18)30049-7

纳米人：中科大六十周年，如果请您对中科大说一句话，您会说什么？

焦淑红老师：中科大作为国内研究型大学的代表，在过去的六十年内取得了辉煌的成绩，不仅为祖国建设培养了大批的人才，而且为科技强国贡献了自己的力量。祝愿中科大的未来更加蓬勃发展，早日建设成为世界一流大学。

纳米人：我们知道，您是2017年进入中科大工作，这里最吸引您的是什么？

焦淑红老师：中科大吸引我的最主要的原因是自由的学术氛围，勤奋刻苦的学生，以及各个研究方向的顶尖大牛是我们学习榜样。我想，这不仅是中科大吸引我，也是吸引众多优秀科研人员的主要原因。

纳米人：清洁能源转化与存储是全球科学家研究的热点问题。我们了解到今年您在Joule和Nature Energy分别发表了在锂金属电池领域的研究成果。能不能简单介绍一下？

焦淑红老师：近年来，锂金属电池吸引了包括学术界和工业界广泛的研究开发兴趣。理论上讲，锂金属负极具有极高的理论比容量（3860mAh/g），但是，锂金属作为负极材料存在两个主要的问题：一个是锂枝晶生长产生的安全问题，另一个是库仑效率较低带来的循环寿命问题。这两个问题是限制锂金属负极广泛应用的主要障碍。

我们一方面深入理解锂金属负极的稳定性，尤其是在高面容量情况下的循环情况和衰减机制，为锂金属负极的研究提供依据，该工作发表在了Joule上。另一方面，我们努力拓宽锂金属电解液的电化学窗口，通过改变电解液添加剂和浓度等手段，调制电解液的溶剂化结构，进而改变电解液在正负极表面的界面结构和性质，同时提高了电解液对锂金属负极和高电压正极的稳定性，该研究结果发表在了Nature Energy期刊上。

随着社会对能源需求的日益增加，全球科学家对于储能技术的研究兴趣也不断高涨。目前的电池技术研究主要有两个方向，一个是面向未来电动汽车的动力电池技术，一个是面向智能电网的大规模储能技术。目前看，大多的的电池技术都还没有取得突破性的进展，技术先进性和成熟度都还比较低，还需要很长的时间进行深入细致的研究，才有可能逐步被市场接受。

张继光/许武/焦淑红团队Joule：揭示金属锂负极衰退机制

锂金属电池（LMBs）在能源储存领域引起了广泛关注。尽管已经进行了对Li金属负极的低-中等容量利用的研究，但在实际的电池系统中是不合适的。

美国西北太平洋国家实验室张继光（通讯作者），许武（通讯作者）、焦淑红（第一作者）等人通过将Li容量利用率和充电电流密度控制到实际水平来研究Li金属负极在液体电解质中的衰退和Li金属电池的长循环稳定性，首次揭示金属Li负极表面上的衰退层的厚度与Li面积容量利用率(高达4.0mAh/cm2，实际LMB系统中)呈线性关系。每个循环中Li容量利用率的增加会引起Li负极上的衰退层形态和组成的变化。在高Li容量利用率下，充电电流密度（即Li沉积过程）是控制Li金属负极腐蚀的关键因素。

这些基本发现为可充电LMB的发展提供了新的视角，并为下一代锂金属电池的设计提供了实用指导。 

Jiao S, Zheng J, Li Q, et al. Behavior of lithium metal anodes under various capacity utilization and high current density in lithium metal batteries[J]. Joule, 2017.

DOI: 10.1016/j.joule.2017.10.007

https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(17)30131-9

红专并进一甲子，科教报国六十年

祝中科大生日快乐！