今天，我们要介绍的是斯坦福大学崔屹教授。

崔屹教授是世界顶级纳米技术科学家，长期致力于纳米技术的研究及其对可持续发展领域的革新，包括清洁能源、环境保护、智能织物等交叉领域的深度创新与产业化，尤其是在电池纳米技术领域，长期引领国际研究的前沿方向。以纳米技术为核心，多学科交叉，多方向并进是崔屹教授课题组研究的重要特点，具体研究方向涉及能源存储与转化、纳米显微技术、纳米环保技术、纳米生物技术、先进纳米材料的合成与制造等等。

自年入职斯坦福大学以来，崔屹课题组已经在Science、Nature等期刊发表多篇论文，申请专利50多项，H-index为。目前担任NanoLetter执行主编，Battery联盟联盟共同主任，美国湾区光伏联盟共同主任。年，崔屹教授获得美国材料学会奖章（国际材料学界的最高奖项之一），并被任命为斯坦福能源中心主任（年1月1日起）。

一手上书架，一手上货架。基于大量原创技术，崔屹教授已经领导创立了4家创业公司，分别是Amprius（致力于发展高能量密度电池），4CAir（致力于发展纳米纤维空气净化），EnerVenue（致力于发展大规模储能技术），EEnotech（致力于发展水净化和智能织物等新科技）。

崔屹教授课题组部分代表性成果如下：

由于崔屹教授成果颇丰，在能源技术、环保技术、智能织物技术、冷冻电镜技术等领域均有重要成果，此处仅列举其中几种，欢迎大家留言补充。

1）开创并长期引领电池纳米技术领域的潮流，首次发现硅纳米线可以显著提高锂离子电池的性能，发展了十几代锂电池负极材料，厘清了制约电池性能、寿命与安全性的关键机制。积极探索了锂硫电池，锂金属电池，固态电池等前沿电池技术，发展了一系列新型电解质，SEI，正极材料。创建了Amprius公司，研发出目前世界上能量密度最高的可充电电池。

2）首次使用冷冻电镜技术研究电池材料、MOF和钙钛矿电池，兴起了冷冻电镜在材料领域的研究趋势。

3）发明新型纳米纤维技术，创建4CAir公司，研发出可过滤PM2.5的防雾霾纱窗，以及比3M口罩过滤效果更好，能够重复使用的口罩产品。

4）发明能自动调节体温的智能织物技术，正常保暖反穿降温的第一批智能夹克外套已经由EEnotech公司成功量产并对外销售。

5）发明低成本镍氢电池技术，创建EnerVenue公司，致力于实现大规模储能电池技术的产业化。

此外，崔屹教授课题组还发明了移动式水过滤器、废热利用的热电池，多次入选《科学美国人》年度“十大创新技术”；发展了一系列能源转化电催化技术，海水中提取金属技术，以及水净化，土壤修复等环保技术。因篇幅原因，此处不做详细介绍。

有鉴于此，纳米人编辑部简要总结了崔屹教授课题组年部分重要研究成果，供大家交流学习。

1）由于相关论文数量较多，本文仅限于通讯作者论文，如有重要遗漏，欢迎留言补充。

2）由于学术水平有限，所选文章及其表述如有不当，敬请批评指正。

3）由于篇幅限制，部分成果未详细解读，仅以发表截图展示。

年，崔屹教授团队主要集中于能源转化与存储、智能织物、环境纳米技术等领域的研究，取得的重要成果包括但不限于：

1）在能源领域，致力于提高锂电池寿命和安全性，开发高性能锂金属电池、锂硫电池和大规模储能技术，并进一步开拓了冷冻电镜在能源材料领域的应用，开发了一系列能源转化电催化技术。

2）在环境领域，致力于可重复性使用高性能抗病毒口罩的研发和产业化开发。

2）在智能织物领域，主要致力于智能降温和保暖织物的研发和产业化开发。

其中，年最具代表性的成果包括但不限于：

1）提出了一种预防锂电池爆炸和起火的氢气检测新技术。

2）发明了一种海水提锂颠覆性新技术。

3）实现了能够重复使用的高过滤性能口罩产品的产业化并对外销售。

4）实现了自动调温智能夹克外套成功量产并对外销售。

5）实现了低成本镍氢电池突破性进展。

6）揭示了硫的物理形态，为锂硫电池提供了新的认知。

7）发展了一种CO2还原制高价值化学品新技术。

8）提出了一种电网储能电池新方案

9）发明了一种有机废水资源化利用新技术。

本文主要篇幅将分为以下四个方面展开：

PartⅠ代表性成果

PartⅡ能源纳米技术

PartⅢ环境纳米技术

PartⅣ智能织物纳米技术

年代表性成果1

预防锂电池爆炸和起火的氢气检测新技术

锂离子电池存在发生爆炸和着火等安全问题，是制约电动汽车行业发展的核心因素之一。年，崔屹教授和郑州大学金阳等人开发了一种高灵敏度的氢气检测方法，通过H2气体的选择性捕捉，实时监测电池中的锂枝晶生长情况，为预防锂电池爆炸和起火的安全保障提供了绝佳的策略。（技术详情参见本文正文）

年代表性成果2

海水提锂颠覆性新技术

在未来几十年中，对Li元素的需求将急剧增加。海水中的Li含量超过亿吨，是陆地矿石和卤水资源总和的0倍。针对海水里极低的Li/Na比，崔屹教授联合朱棣文、刘翀等人开发了一种脉冲静置和脉冲静置-反向脉冲静置电化学方法来降低插层过电势，实现了从真实的海水中以1：1的Li:Na摩尔比回收Li，相当于1.8×的选择性。对于有较高的初始Li/Na比（1.6×10-3）的湖水，此方法实现了超过50：1的Li：Na的回收率。（技术详情参见本文正文）

年代表性成果3

重复使用的高过滤性能口罩

3美元一个

纳米纤维N95口罩

可重复使用

年代表性成果4

自动调温智能夹克外套

美元一件

最薄至0.3mm

超薄、超轻

防风、防雨

正穿保暖

反穿降温

历经三年打造

完完全全从实验室走出来的产品

要不要来一件？

年代表性成果5

低成本镍氢电池突破性进展

EnerVenue公司开阿发的镍氢电池

目前实现成本低至1美分每度电

几乎不需要维护成本

寿命长达30年

为大规模电网储能

提供了全新的解决方案

年代表性成果6

揭示了硫的物理形态，为锂硫电池提供了新的认知

锂硫电池中元素态硫S8的熔点为°C，室温下一般以固态形式存在。而近期有研究指出，在电化学电池中，元素硫能够在过冷条件下保持液态。崔屹教授课题组通过原位研究，考察了液态硫可能对锂硫电池产生的影响，发现在相同的充电时间段内，液体（过冷）和固体单质硫的面容量具有极大差异。（技术详情参见本文正文）

年代表性成果7

CO2还原制高价值化学品新技术

电化学还原CO2制高价值化学品是能源和环境领域极具前景，也极具挑战的关键议题。有鉴于此，崔屹团队携手诺奖得主朱棣文教授，北京化工大学谭天伟教授等人，报道了一种高选择性高稳定性的催化界面设计策略，用于非均相催化CO2制备C2高价值化学品。基于氮掺杂纳米钻石/Cu纳米颗粒界面，催化制备C2产物的法拉第效率为63%左右（-0.5V，RHE），h后仅有19%活性衰减。（技术详情参见本文正文）

年代表性成果8

提出了一种电网储能电池新方案

电网储能是解决风电、光电等波动性、间歇性问题，进而促进新能源发展和构建智能电网的关键技术。目前，电网储能亟需高安全性、低成本、高性能的新一代电池。有鉴于此，清华大学伍晖副教授、郑州大学金阳副教授和斯坦福大学崔屹教授报道了一种新型的高性能熔融锂-黄铜/氯化锌电池，单体电池成本仅约16/kWh，在电网储能领域应用潜力大。通过在正极使用黄铜粉实现了低成本氯化锌正极的稳定运行。成功组装并运行了1Wh级别的熔融锂-黄铜/氯化锌全电池。（技术详情参见本文正文）

年代表性成果9

一种有机废水资源化利用新技术

高级氧化法(AOPs)是一种从可溶性氧化剂（H2O2、O3和HOCl等）中产生高活性自由基（OH·、Cl·等）的先进水处理技术。迄今为止，AOPs的应用面临两个根本挑战，即H2O2的有效激活以及可持续生产。有鉴于此，斯坦福大学崔屹教授报道了一个废水处理系统，以空气、电力和0.1MNa2SO4电解液生产10gl-1H2O2的电解装置，实现有机废水进去，双氧水出来，总成本为US4.66perm3。通过小规模的试点研究，研究人员展示了整个系统的可行性。（技术详情参见本文正文）

PartⅡ能源纳米技术

清洁能源的转化和存储，是崔屹教授课题组的主要研究方向之一。尤其是在电池纳米技术领域，长期引领国际研究方向的趋势。年，崔屹教授课题组在能源技术领域的研究主要包括以下几个方面：

1）提高锂电池寿命和安全性能

2）开发高性能锂金属负极材料

3）开发高性能锂硫电池

4）探索大规模储能技术

5）开拓冷冻电镜在能源材料领域的应用

6）开发能源转化电催化技术

2.1提高锂电池寿命和安全性能的系列成果

为了提高锂电池寿命和安全性能，年崔屹教授发展了一系列新策略，具体如下：

Joule：早期氢气检测预防锂电池爆炸和起火

锂离子电池存在发生爆炸和着火等安全问题，是制约电动汽车行业发展的核心因素之一。这种不安全性通常是由锂枝晶生长，导致隔膜穿孔和电池短路所造成，这种迹象在早期很难被发现，也为锂离子电池安全防范带来了重大挑战。年，崔屹教授和郑州大学金阳等人开发了一种高灵敏度的氢气检测方法，通过H2气体的选择性捕捉，实时监测电池中的锂枝晶生长情况，为预防锂电池爆炸和起火的安全保障提供了绝佳的策略。

研究发现，金属锂和聚合物粘结剂之间发生反应，会生成氢气。即使锂枝晶的生成量极少（~2.8×10-4mg，50μm），依然能够非常灵敏的产生H2。在8.8kwhLiFePO4-石墨电池中，研究人员在所产生的H2，CO，CO2，HCl，HF，SO2等混合气体中，高选择性高灵敏度低首先检测到H2的存在，检测时间比发烟提前s，比着火提前s。当H2被检测到后，有足够的时间及时阻止锂枝晶继续生长，阻止发烟和燃烧。这项技术经过商业普遍使用的聚合物电解液（PVDF、SBR、CMC）反应过程中产生的H2进行验证，无需改版现有商业化的锂离子电池的结构，通过H2气体传感器进行检测的方法价格低廉，技术方案实施简单，极其适合商业化应用。

YangJinetal.DetectionofMicro-ScaleLiDendriteviaH2GasCaptureforEarlySafetyWarning,Joule.

JACS：有机聚合物界面工程改善锂离子电池稳定性

在许多能源储存器件中基本的挑战在于电极-电极界面上的复杂电化学过程，该界面过程是和库伦效率、倍率工作、寿命等相关。比如在高能量密度的锂金属电池中，充放电过程会导致金属电极产生结构变化，导致电池发生短路、容量衰减。

有鉴于此，斯坦福大学鲍哲南、崔屹、SnehashisChoudhury等报道了通过还原电势低于锂的有机阳离子，在电极上构建电化学响应聚合物界面，从而在电化学沉积/剥离过程中自适应缓解形貌变化，调节锂离子移动的路径，抑制界面粗糙化。通过这种界面上的电化学响应聚合物层，电池的寿命增加，高电压中更加稳定（稳定性至少提高两倍）。

ZhuojunHuangetal.ACation-TetheredFlowablePolymericInterfaceforEnablingStableDepositionofMetallicLithium,J.Am.Chem.Soc..

NanoLetters:用于安全锂电池的防火、轻质、聚合物-聚合物固态电解质

由于锂离子电池的广泛使用以及其与人体的密切接触，锂离子电池的安全性受到了人们的广泛

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