专访厦门大学乔羽教授：专注二次电池原位表征！
纳米人
乔羽，厦门大学化学化工学院教授。国家海外高层次人才引进计划（青年项目，2019批次）获得者。厦门大学“南强青年拔尖人才支持计划”（A类，2021年度）；厦门市高层次人才引进计划（双百计划）。
2013年本科毕业于中国科学技术大学，先后在日本北海道大学（2016年，国家留学基金委CSC高水平公派奖学金）和日本国立筑波大学（2019年，日本文部省奖学金）获得硕士、博士学位。博士毕业后在日本国立产业技术综合研究院（AIST）继续从事二次电池相关的机理研究和新材料体系研发。于2021年4月加入厦门大学化学化工学院和福建省能源材料科学与技术创新实验室（嘉庚实验室）。
主要研究方向：二次电池相关新型储能体系开发（正极材料中阴离子氧化还原机理，电极电解液表界面电化学过程，电解液体系溶剂化构型改性研究，二次电池产气精细分析，等）；二次电池相关电化学原位谱学表征（原位气相质谱、原位红外、Raman，等）。
以第一作者和通讯作者身份在Nature Energy, Nature Catalysis, Joule (5篇),Angew. Chem. (5篇), Energy Environ. Sci. (4篇), Adv. Mater. (6篇), Adv. Energy Mater. (4篇) 等科研期刊发表学术论文40余篇，并主持国家自然科学基金面上项目。
有鉴于此，纳米人路漫研究院对乔羽教授进行专访，内容如下：
1. 纳米人：乔老师，请您先简单介绍一下课题组主要研究方向。
乔羽教授：我在厦门大学刚刚（2021年4月）建立了二次电池技术与表征课题组，研究方向主要侧重二次电池相关的原位电化学光/质谱表征，也就是集中在结构和表界面的机理研发和相关新材料体系的开发。
2. 纳米人：国内外很多课题组都在二次电池领域做出了重要贡献，请问您的研究在二次电池研究领域的特色是什么？
乔羽教授：我的研究都是站在巨人的肩膀上，由他人的体系给与灵感，再去想想深入的为什么。如果说有那么一点点微小的特色，也就主要集中在针对不同的二次电池体系去建立针对性的多表征联用平台，通过全局的分析，进而锁定关键科学问题和体系难点重点，为材料体系优化提供有效指导建议。
3. 纳米人：您在二次电池领域取得了系列化的重要成果，请问哪些成果最具有代表性？
乔羽教授：我觉得最具有代表性的成果有两点：（1）对于不同二次电池体系中氧元素有关阴离子氧化还原活性的表征和研究，无论是锂氧气电池中的未知放电中间产物（水分影响下的LiOOH，等）原位光谱学表征，层状过渡金属氧化物正极材料中氧活性激发后的可逆、不可逆行为，还是后来基于氧化锂的相关氧化还原过程的研究，都是值得反复思考的。（2）通过现场光谱来观测和证实有机、水系电解液在有序孔径材料中的溶剂化构型的变化，这直接促成了和多位组员的合作，最终将有序孔径材料涂层引入二次电池体系，来构建电极表面的溶剂化壳层重整缓冲层，这也是光谱指导材料创新的一个成功的案例。
4. 纳米人：在今后的研究中，您将重点探索二次电池哪些方面的研究，其重要性何在？
乔羽教授：我想重点探索的方向集中在对于二次电池产气和表界面去溶剂化过程的原位表征研究上。产气这个角度来看，我想试着通过搭建一些更多功能和附件的气相质谱色谱联用表征框架，来探究更多未知的气体产物和碎片，对他们进行定性定量的分析和解析。这些产物可能是来源于材料本身的晶格氧，也有可能来源于电解液的氧化/还原分解所释放的气体。去溶剂化过程研究的角度，实际上就是想试着还原电极/电解液的表界面过程。我们看到“溶剂化结构优化”这个单词越来越多的出现在文章中、脑海中、计算结果中，我们想能不能让他出现在谱线中，让肉眼看到他。上述两个方面更多的集中在仪器开发、表征方法学适配以及分析化学的领域。
5. 纳米人：您认为，二次电池相关电化学原位谱学表征研究，最难的地方在哪里？
乔羽教授：我个人肤浅的认为，最难的地方有两点：（1）如何将晦涩难懂的谱学信息，结合所研究的体系，准确并诚实的“翻译”成体系需要的语言和理论。（2）方法学和操作角度上讲，最难的也许就是确保电化学原位光谱在采集过程中还原真实电化学行为，并成功采集到原位谱线。
乔羽教授5篇代表作
1. 借助多表征联用体系的标定和引导，在通用NCM正极侧引入氧化锂牺牲剂，通过氟代共溶剂的协同，构筑无负极电池体系。
A High-Energy-Density and Long-LifeInitial-Anode-Free Lithium Battery Enabled by a Li2O Sacrificial Agent.
Qiao, Y.; Yang, H.; Chang, Z.; Deng, H.; Li, X.; Zhou, H.* Nature Energy 2021, 6, 653-662.
https://www.nature.com/articles/s41560-021-00839-0#Sec18
2. 借助多表征联用体系的标定和引导，实现氧化锂和过氧化锂在“安全红线”内的可逆转化，构筑纯阴离子氧化还原驱动的封闭锂氧电池。
A High-Energy-Density and Long-LifeLithium-Ion Battery Via Reversible Oxide–Peroxide Conversion.
Qiao, Y.†;Jiang, K.†; Deng, H.; Zhou, H.* Nature Catalysis 2019, 2, 1035-1044.
https://www.nature.com/articles/s41929-019-0362-z
3. 首次通过原位分子光谱，探测并系统证实了水分对于锂氧电池ORR/OER反应路径的影响（LiOOH中间产物的标定和探测）。
From O2− to HO2−:Reducing by-Products and Overpotential in Li-O2 Batteries by WaterAddition.
Qiao, Y.†;Wu, S.†; Yi, J.; Sun, Y.; Guo, S.; Yang, S.; He, P.; Zhou, H.* Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 4960-4964.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.201611122
4. 离子交换的合成方法，将钠离子电池层状正极材料作为前驱体，成功合成锂电富锂正极材料，并证实了其中阴离子氧化还原过程的可逆性。
Stabilizing Anionic Redox Chemistry ina Mn-Based Layered Oxide Cathode Constructed by Li-Deficient Pristine State.
Cao, X.†; Li, H.†; Qiao, Y.*; Jia, M.; Li, X.; Cabana, J.; Zhou, H.* Adv. Mater. 2021, 33, 2004280.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202004280
5. 利用MOF的有序孔径，将其作为电极表面涂层，用于改善电解液中锂离子在进入电极过程中的去溶剂化过程，并使用现场光谱证实了有序孔径涂层中的电解液超越饱和浓度的高聚合态存在形式。
Beyond Concentrated Electrolyte:Further Depleting Solvent Molecules within Li+ Solvation Sheath toStabilize High-Energy-Density Lithium Metal Batteries. Chang, Z.; Qiao, Y.*; Yang, H.; Deng, H.;Zhu, X.; He, P.; Zhou, H.* Energy Environ. Sci. 2020, 13, 4122-4131.
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/ee/d0ee02769c#!divAbstract
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