功能材料电化学实验室
复旦-圣比和新电源技术研发中心

21世纪随着经济不断发展，必然引起石油、煤炭等自然资源枯竭、环境污染及地球温室效应的加重。人类必须把握经济增长(Economic Growth),环境保护(Environmental Protection)和能源供给(Energy Security)这三位一体的“三E“之间的平衡关系。新能源、节能技术、及环保技术的综合高效开发和利用，已成为十分紧迫的课题。作为化学能转变为绿色电能装置的新型化学电源在能量转换和贮存中的作用显得越来越重要。为实现锂电池、太阳能电池，生物燃料电池和电化学超电容器等贮能体系的高性能化, 本实验室主要通过探索制备新型贮能材料，解明其结构和反应现象, 从材料科学、电化学和固态化学的层面进行广泛的基础研究和应用研究。建立一个以研究高性能贮能材料及相关技术为主要研究方向的功能材料电化学学科。当前主要研究内容为:
（一）新型储能材料及其相关技术的研究
主要研究锂离子电池、染料敏化太阳能电池，生物燃料电池和电化学超电容器等储能体系用新型材料和相关技术。包括新型正负极材料和电解质的设计和合成、结构解析、反应机理、动力学和热力学过程的研究，以及电极和电解液之间的界面反应的解析。
主要研究内容：1.锂离子电池相关：高比容量金属合金负极材料；低成本、高容量和高安全性正、负极材料(应用开发);高比能量、长寿命和高安全性动力电池(应用开发)。2. 电化学超电容相关： 碳/嵌入化合物有机系混合型电化学超电容器； 碳/纳米复合材料水系混合型电化学超电容器； 高比能量、高比功率和长寿命电容器组装技术。3. 染料敏化太阳能电池相关：全固态电解质和常温离子液体电解质；新型染料的量子设计和合成；高光电转化率燃料敏化电池的组装工艺。4.生物燃料电池相关：高稳定性、高催化效率生物酶；电极基材和酶的固定方法以提高电池的功率；微生物细胞断片的利用。
（二） 有机-无机入纳米复合材料的设计和应用探索
采用化学和电化学、现场和非现场的方法，设计合成有机-无机纳米复合材料，建立纳米复合材料结构解析和性能评价技术平台，探索纳米复合材料在锂离子电池、电化学超电容器、燃料电池、色素增感型太阳能电池等贮能体系和催化、物质分离、超导材料、发光和医药等领域中的应用。
主要研究内容：有机-无机嵌入化合物纳米复合材料；聚合物纳米光电复合材料；超晶格结构纳米复合材料。
（三）功能材料的量子设计
至今功能材料的研究和开发主要是以大量的实验数据和个人经验为基础，这样高性能材料的开发，势必花费大量的人力和研究经费。从物质的组成来看，构成物质的最小单位是原子，物质的大部分性质与其原子间的电子云状态有关。因此完全可从通过量子化学计算来预测其性能。21世纪是IT革命的时代,正确的理论+合理的计算设计+精确的评价, 必将开拓高性能材料研究和开发的新方向。
主要研究内容：锂离子电池高性能电解液用功能性添加剂；锂离子电池用大容量高结构稳定性新型正负极材料；染料敏化太阳能电池染料的设计。

研究组成员
教师：夏永姚,工学博士, 教授, 课题组负责人。熊焕明, 理学博士, 讲师。
小久见善八 (Zempachi Ogumi),工学博士,日本京都大学教授, 复旦大学兼职教授。 (具体介绍请游览 http://www.ehcc.kyoto-u.ac.jp/eh21/index-j.htm)
博士硕士生:王永刚 张晓 马国仙 程亮 李会巧 张敬君 杨欣卉
大学本科生:李峰 王子栋 邹莹 刘海晶 余乐 罗加严 李霖
企业合作人员:杨连昌, 张祥, 何松
现承担项目
1. 国家自然科学基金面上项目 “锂离子电池用高容量合金材料的量子设计和开发“(2004/1-2006/12，主持项目)
2. 国家科技部“863“计划新材料技术领域第３批项目 “高比能量新型电化学超电容器关键材料及其制备技术“（2003/07－2005/12，主持项目）
3. 国家科技部“863“计划“西部新材料科技行动“专项项目“助力车动力电池用低成本高能量密度新型储能材料“(2003/11-2004/12，参与项目）
4. 上海市科委纳米技术专项 “纳米锂离子嵌入化合物材料在新型电化学超电容器中的应用“（2003/12－2005/12，主持项目）
5. 云南个旧圣比和实业有限公司合作项目“动力锂离子电池的研发“ （2003/08－2005/08，主持项目）
复旦-圣比和新电源技术研发中心简介
为进一步推动化学系科研项目的转化和产一学一研结合，积极参与西部大开发，利用东西部合作发展高科技新产业的模式优势。复旦化学系和个旧圣比和实业有限公司在2003年组建“复旦-圣比和新电源技术研发中心“．双方在互惠互利基础上，实现“产校携手、强强联合、优势互补、共同发展“的目的。双方就新型高能量密度储能材料、动力锂离子电池等相关技术领域进行多形式、多方位、深层次合作，实现深入、持久、友好的产校合作，使科技成果尽快实现产业化转化，创造最大的经济效应和社会效益，同时，为企业培养和造就一批高水平的专业技术人才。
完成和正在研发的项目: 1. 低成本高能量密度新型镍锰基复合正极材料;2．动力锂离子电池用尖晶石锰酸锂正极材料；3．天然石墨制造低成本高性能锂离子电池负极材料;4. 电动自行车和摩托车等用动力锂离子电池。