锂离子电子自1991年投入市场以来一直备受瞩目，在3C领域（通讯领域、计算机领域、消费电子产品）应用广泛。然而，其有限的能量密度、功率密度以及安全隐患等亟待解决的问题限制了锂离子电池的发展。易燃易爆的有机电解液是引起锂离子电池安全问题的关键因素，不少安全事故是由于锂离子电池电解液起火造成的，如波音787飞机安全事故，动力汽车起火事件。因此，替换现有的商业化电解液，采用固体电解质的全固态电池是解决锂离子电池安全问题的根本途径。
2014级硕士研究生谭瑞同学在潘锋教授的指导下，与学院的博士后、同学与工程师开展交叉学科、协同创新的合作研发，开展新型全固态电池的设计及相关材料的合成，并且积极与实验经验丰富的研究生和博士后合作，首次将高容量硅酸亚铁锂（Li2FeSiO4）正极材料，其容量（250mAh/g）大大地超过了我们常用的钴酸锂和3元材料容量(150mAh/g)正极材料，应用于聚氧乙烯基全固体电池。该电池在100℃具有优越的倍率性能（30 C容量有67.5mAh/g）以及较高的比容量发挥（1C容量有258.2 mAh/g），有望作为电动汽车动力电池在较高温下得到广泛应用。该工作以通讯的形式发表在纳米材料与新能源领域的国际顶级杂志 Nano Energy （SCI 影响因子10.3）杂志上。
Figure 1 All-Solid-State lithium ion batteries based on Li2FeSiO4 cathode materials are assembled for the first time. The high reversible capacity (258.2 mAh g−1 at 1 C), high rate performance (67.5 mAh g-1 at 30 C) are achieved due to the enhanced diffusivity and electrical conductivity increased by nearly four orders of magnitude from 300 K to 373 K.
Figure 2 (a) Working schemes of all-solid-state batteries with LFS-C cathode and PEO-Al2O3-LiTFSI electrolyte, (b) EDX spectrum of cathode-electrolyte part section corresponding to the batteries without electrochemical activated process at high temperature, (c) EDX spectrum of cathode-electrolyte corresponding to the batteries after electrochemical activated process at high temperature. (the blue and yellow points are the distribution of S element and Si element respectively), (d) the particle scheme of LFS@C covered in the PEO chains and LiTFSI.
谭瑞同学与博士后杨金龙和郑家新（2位都是文章共同第一作者）合作，在学院其他同学和工程师的支持下，在研究生第一年就完成了该工作，这是北大新材料学院2014级研究生以第一作者发表的首篇学术论文，也是硕士研究生首篇发表在国际一区杂志上，这是对北大新材料学院所有学生一个很好的一个激励。
目前北大新材料学院研究生们正在努力，通力合作，陆续将更加优秀的研究成果形成原创的专利，并投到高影响力的科学杂志上。同时，学院的全体师生正在积极响应北京大学创建世界一流大学的号召，共同努力把新型的新材料学院建设成国际一流的材料科学与工程学院。
Rui Tan1,†, Jinlong Yang1,†, Jiaxin Zheng1,†, Kai Wang , Lingpiao Lin , Shunping Ji , Jun Liu , and Feng Pan*，“Fast Rechargeable All-Solid-State Lithium Ion Batteries with High Capacity Based on Nano-sized Li2FeSiO4 Cathode by Tuning Temperature” Nano Energy 2015
