能源在社会发展中一直扮演着重要角色。高标准的生活条件、不断增长的人口数量迫使能源需求与日俱增。与此同时，石油等传统能源日渐匮乏，污染环境致使全球范围内气候变化。为避免能源危机，科学家致力于寻找新的解决方案，力求改善能源环节已经存在的问题。除了探究可再生新能源，人们亦将焦点放在研发先进方法材料以提高新能源利用率，降低成本，改善可用性以及降低环境负面影响。
浙江大学先进能源材料研究暑期学校（Webinar on the Frontiers of Advanced Energy Materials Research）于2020 年10 月17 日至18 日在浙江大学召开。本次暑期学校由浙江大学材料科学与工程学院主办，浙江大学材料科学与工程学院青年教师发展促进会承办，邀请了材料学院和澳大利亚、新加坡高校三地的十位教授带来精彩纷呈的课程，两百余名材料科学与工程领域的硕士、博士研究生参加。授课嘉宾分别来自南洋理工大学，新加坡科技设计大学，澳大利亚卧龙岗大学，纽卡斯尔大学以及浙江大学，课程主要围绕着电池、热电材料、电极材料、储能材料、电催化材料等方面展开。受限于 2020 年新冠疫情的影响，一些国外的专家学者并不能亲临现场。因此，本次暑期学校最终采取了线上线下相结合的形式。但是，这丝毫没有阻挡学生们学习的热情，各位专家学者也以严谨认真的态度为我们讲授了能源相关课程。
10月17 日上午，暑期学校在浙江大学玉泉校区正式拉开帷幕，浙大材料学院副院长朱铁军教授致开幕词，介绍了材料学院的发展历史、主要研究领域以及浙江大学研究生暑期学校的举办历史。结合本次暑期学校主题，他阐述了能源可持续发展这一经久不衰的主题，并鼓励研究生们积极参与交流。本次授课嘉宾涉及的研究领域较为广泛，主要包括二次电池、热电/铁电、光/电催化材料等。本次暑期学校由姜银珠教授、孙文平教授、吴浩斌教授共同主持。下面是暑期学校的具体情况：
澳大利亚卧龙岗大学Zaiping Guo教授的研究领域是各种多功能混合纳米结构材料，以提高下一代电池的能量和功率密度。她介绍了在合成不同类型的杂化纳米结构以增强金属离子电池的电化学储能性能方面的最新进展。储能是实现低碳社会的关键问题，存在着许多挑战。由于高能量存储需求，金属离子电池近来引起了极大的关注。对具有高容量和良好循环稳定性的可行电极材料的需求促进了各种金属离子电极材料的探索。材料工程在电池研究领域起着关键作用，特别是纳米级的工程材料独特的性能可以制备高性能的电极用于各种能量存储设备中。因此，近年来科学家投入了相当大的努力来满足电化学储能装置的未来要求。
南洋理工大学Qingyu Yan教授介绍了一种由AlxMnO2阴极、锌衬底支撑的锌铝合金阳极和Al(OTF)3水电解质组成的新的AAIB体系。由于铝的安全性和高理论容量，铝离子水电池（AAIB）引起了人们的极大兴趣。铝原料的高丰度和易获取性进一步使 AAIB 有望应用于电网规模的储能。然而，铝阳极处的钝化氧化物膜形成和氢副反应以及阴极可用材料的有限性导致低的放电电压和较差的循环稳定性。Yan教授提出了一种新的 AAIB 系统，该系统由AlxMnO2阴极，锌基负载的Zn-Al 合金阳极和Al(OTF)3 水性电解质组成，通过MnO 的原位电化学活化，合成了阴极以结合两电子反应，从而使其具有较高的理论容量。阳极是通过简单的Al3 +在Zn 箔基板上的沉积工艺实现的。特有的合金界面层可有效减轻钝化并抑制枝晶生长，确保超长期稳定的铝溶出/镀覆。该架构电池在超过80 个循环中可提供接近1.6 V 的创纪录高放电电压平稳值和460 mAh g-1 的比容量。这项工作为开发用于实际应用的高性能和低成本AAIB 提供了新的机会。
澳大利亚卧龙岗大学Jun Chen教授的研究领域主要包括可持续能源器件/系统、电子/生物界面、纳米/微材料、2D/3D打印、智能可穿戴电子器件的设计和添加剂制造。Chen教授向我们介绍了他们团队在先进的电极材料方面的相关工作，开发基于电极材料的三维结构，在以下几个方面为全球可持续能源供应的发展做出贡献：可控制元素放置，构建复杂的三维结构；在3D微流控平台上精细地操纵流体流动；了解和控制有线/无线刺激下三维电极材料结构中的电池行为。
澳大利亚卧龙岗大学Zhenxiang Cheng教授主要研究自旋度和极化度并存的多铁材料在电催化方向的应用。多铁材料在能量转换和催化方面的应用远远超过其固有的铁性和磁电耦合。其强退极化场的强电极化可以有效地加速电荷-空穴分离，从而改善催化性能。通过了解自旋在OER过程中的作用来调整多铁材料中d电子的轨道度，可以显著改善催化过程。Cheng教授向我们介绍了一些多铁材料在能量存储和转化中的应用实例。
新加坡科技设计大学的Huiying Yang教授讨论了低维纳米结构的设计如何与离子迁移效率，电化学反应活性和基于化学转化的能量存储相关联，其还研究了基于 2D 材料的设备的快速原型制作和可扩展性的前景。在过去的十年中，先进的二维（2D）材料因其非凡的物理和化学特性而引起了人们的极大兴趣。了解和控制新型 2D 晶体材料的生长对于从电子设备到能量存储等各种应用的性能至关重要。化学气相沉积（CVD）方法是开发卓越的纳米材料并探索其在有效能量存储以及可扩展水净化中的关键技术。在灵活或紧凑的设计中快速充电是限制电池技术发展的最大挑战之一。
浙大材料学院朱铁军教授向我们分享了他们团队近期在高温热电材料Half-Heusler化合物方面的研究。这类化合物是近年来备受关注的高温热电材料，然而，开发低成本的高性能 p 型Half-Heusler 化合物是一个巨大的挑战。朱老师介绍了自己课题组研究的一种具有高带简并度的新型p型HH固溶体，即掺杂FeV0.6Nb0.4Sb，可以获得0.8的高zT，而进一步研究表明了增加 Fe（V1-yNby）Sb 固溶体中Nb 的含量可以获得较低的价带有效质量和更高的载流子迁移率。基于此，还进一步研究了Hf 掺杂引起的性能优化。而鉴于可得元素丰富，稳定性好，zT 高，FeNb1 xTixSb 合金在高温发电中的应用前景十分广阔。
新加坡南洋理工大学Zhichuan Xu教授向我们介绍了开发燃料电池、金属-空气电池和水电解器等可再生能源技术中重要的ORR和OER高效和低成本的电催化剂。Xu教授向我们系统地介绍了过渡金属尖晶石氧化物的氧电催化(ORR和OER)。从Mn-Co尖晶石的模型系统开始，他详细研究了这些氧化物的氧催化活性及其固有化学性质的相关性。
浙大材料学院吴浩斌教授介绍了一类新型纳米结构固体电解质，通过在MOFs的孔隙通道中加入液体电解质或离子，在开放金属位点的帮助下，MOF支架可以转化为具有锂离子电导率和低活化能的离子通道类似物。适当选择MOFs可在室温下获得10-4-10-3 S/cm的高离子电导率。与液态电解质相比，MOF基电解质的电化学稳定性得到了提高，可燃性得到了显著抑制。
澳大利亚纽卡斯尔大学Tianyi Ma教授在电子结构、表面化学、层次形态和电极界面等方面设计了一系列高效的电催化剂和光催化剂。已在ORR、OER、HER、NRR、CRR等领域得到应用，并在金属空气电池、水分解装置、燃料电池等领域得到了实际应用。结合实验证据和理论模拟，系统地研究了纳米结构与化学组成之间的协同作用
浙大材料学院姜银珠教授向我们介绍了在钠离子电池中的一些先进电极材料的研究进展，探究了包括界面设计，结构构建等电极材料的改性方法，系统的介绍了钠离子电池电极材料的改进策略以及其电化学性能之间的关系。
暑期学校尾声，经过老师们与线上线下同学们的打分和投票，颁发了参加“三分钟学术演讲视频”比赛获奖奖状。至此，“先进能源材料研究暑期学校”圆满举办。
当前，中国作为一个能源生产及消费大国，面临资源与环境双重压力，储能产业作为新兴产业，发展势头迅猛，尤其为应对当前电动汽车的飞速发展，高效储能电池的应用因其巨大潜力进入科技工作者视野。研发高效储能器件电极新材料并与产业相对接，是当前储能技术发展的关键。通过聆听几位专家学者的课程，拓宽了同学们的国际视野，提高了同学们对能源材料领域前沿研究的了解。同时本次暑期学校加深了浙大材料学院与澳大利亚和新加坡高校之前的学术交流，为今后进一步开展合作交流奠定了基础。
