科學也可以如此靠近

Embark有方博雅|電子工程類|MIT博士後帶你領略電化學能源魅力


E有方教育電化學能源儲存是通過可充電電池,來將電能以化學能的方式儲存的技術,是人類有效的利用光能風能等清潔能源,發展電動汽車的關鍵。其最終目標是發現新的化學機理、新的電極、電解質等材料體系,以實現高能量密度、超長壽命、價格低廉的電池系統。電化學的基本原理為新的...

- 2018年1月22日17時51分
- 【Embark有方教育】

Embark有方教育

電化學能源儲存是通過可充電電池,來將電能以化學能的方式儲存的技術,是人類有效的利用光能風能等清潔能源,發展電動汽車的關鍵。其最終目標是發現新的化學機理、新的電極、電解質等材料體系,以實現高能量密度、超長壽命、價格低廉的電池系統。

電化學的基本原理為新的電池系統的開發提供先決指導,而材料科學的應用使得我們可以發掘滿足要求的高性能材料。基於物理學的材料計算學,能夠從原子級別模擬材料結構並研究其物理化學性質,為快速篩選滿足要求的材料提供了可能。

新型長壽命、高能量密度鋰電池的電極材料設計

Rational Design of Electrode Materials for New Long-life and High-Energy Lithium Batteries

自古以來,人類為了改善生存條件和促進社會經濟的發展而不停的進行奮鬥。在這一過程中,能源一直扮演著重要的角色。從世界經濟發展的歷史和現狀來看。能源問題已成為社會經濟發展中一個具有戰略意義的問題。

當前電子市場的電池大多為基於鈷酸鋰和石墨的鋰離子電池,但是其能量密度較低,造價較高,很難應用於電動汽車。新的電化學存儲系統,例如鋰硫電池,以單質硫為正極,金屬鋰為負極,能夠提供超過鋰離子電池五倍的理論能量密度,而成為最具潛力的下一代電池應用於電動汽車。這些電池的化學機理是基於材料的轉化反應,而非鋰離子的嵌入反應。

然而鋰硫電池也面臨著很多實際問題,例如硫正極中多硫化物等中間產物的溶出穿梭效應,鋰金屬電極的枝晶效應,這些嚴重影響了鋰硫電池的壽命和安全性。本課題旨在運用原子計算學來模擬對比不同材料在鋰硫電池電極中吸附多硫化物、氧化還原反應催化中的作用,以期發現這些材料的趨勢,達到快速分析、篩選材料的目的,為實驗科學家提供理論指導。

課程要求:

文獻閱讀:能在中外文獻平台上檢索文獻,閱讀文獻,並能撰寫綜述,進行總結。

英文:能初步撰寫英文文章。

原子模擬計算:學習原子模擬的物理、化學基礎、學會使用基本軟體GULP(編程、數據分析(molscience.com/software/GULP))

分析所得數據,得出具有指導意義的結論

相關學科

數學 – 微積分、優化、數值分析

物理學 – 光子學、電磁學、應用物理學

計算機 – 計算機建模、計算機模擬

工程 – 電子工程

美國麻省理工學院 博士後

曾獲得安大略省研究生獎學金(國際流),加拿大滑鐵盧;滑鐵盧納米技術研究所加拿大滑鐵盧等重要獎項。

曾多次在國外重要期刊(ACS等)發表學術論:「

Long-life and high areal capacity Li-S batteries enabled by a light-weight

polar host with intrinsic polysulfide adsorption.

「A comprehensive approach towards

stable lithium-sulfur batteries with high volumetric energy density

研究方向:材料科學與工程

課程模塊一:預備課程

在教學過程正式開始前,有方學者會根據學生的具體情況提供微積分、統計、和英語學術論文寫作等預備課程

課程模塊二:科研輔導

1、新能源轉化與存儲基礎入門;

2、電化學基本原理;

3、電池理論與當前電池技術文獻綜述;

4、原子模擬計算理論;

5、學習GULP等原子模擬軟體、基本編程;

6、學生選擇感興趣的材料和課題,進行模擬研究;

7、分析模擬結果,得出最終結論,完成英文學術論文的寫作;

8、撰寫綜述文章、整合研究成果、完成學術論文的寫作和排版。

*指導速度可能因實際教學情況而異

課程模塊三:論文寫作&發表

1:項目導師將輔導學生完成論文寫作

2:協助學生完成論文在英文學術期刊上正式發表。

整個科研教學流程中,每一位學員都將有學術督導協助保障研究階段性作業和論文的進度,確保取得研究成果。

1、獲得美國頂尖高中才能擁有的教育資源

2、接觸最前沿的科研項目與頂尖的科研團隊指導

3、獲得來自美國top30高校研究團隊的推薦信

4、以獨立第一作者身份將論文發表於英文學術期刊

有方學者項目的參與者能夠獲得美國頂尖高中才能擁有的教育資源,在高中階段就能夠接觸最前沿的科研項目與頂尖的科研團隊,獲得博士高品質的專門指導,在具體領域達到專業研究人員水準。

本項目課題研究僅限2個名額

註:本課程採取審核制招生,我們將通過兩輪面試評估課程匹配度,最終確定入選的學生名單。

本項目適合適合申請STEM專業方向:計算機、經濟、金融等相關專業的學生。

符合以下條件的學生皆可申請參與此項目:

就讀 9-11年級學生

有一定的英語閱讀和寫作能力

有較強的邏輯思維和抽象思維能力

專業領域的零基礎學生,我們會提供相關的學術知識培訓。


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