研究方向一：新型固体电解质设计与合成

 本研究方向聚焦高稳定性固体电解质的设计与合成：针对氧化物体系，开发了Ta掺杂LLZO的热压烧结技术，在维持其对空气/锂金属稳定性的基础上，使离子电导率突破10^-3 S cm^-1量级；创新性提出有机/无机Lewis酸碱动态络合策略，通过调控有机相（如聚合物/离子液体）与无机相（LLZO、硫化物等）的分子界面相互作用，构建“有机相-界面层-无机相”三维锂离子协同传输网络，实现复合电解质室温离子电导率的提升；进一步设计具有“外柔内刚”分级结构的复合电解质（柔性外层包覆刚内层），同步解决电极-电解质界面接触失效与锂枝晶穿刺难题。针对硫化物/卤化物体系，结合高通量计（DFT+机器学习）、高熵组分设计及晶界工程，开发出兼具高离子电导率（>5 mS cm^-1）与宽电化学窗口（>4.6 V）的新型快离子导体，为全固态电池提供高性能电解质解决方案。

相关论文：

（1）Hanyu Huo, Jian Gao, Ning Zhao, Dongxing Zhang, Nathaniel Graham Holmes, Xiaona Li, Yipeng Sun, Jiamin Fu, Ruying Li, Xiangxin Guo*, &Xueliang Sun*, Nature communications, 2021, 12.1, 1-10 (ESI highly cited paper).

（2）Hanyu Huo, Jing Luo, Venkataraman Thangadurai, Xiangxin Guo*, Cewen Nan*, Xueliang Sun*, ACS Energy Letters, 2020, 5, 252−262 (ESI highly cited paper).

（3）Hanyu Huo, Yue Chen, Ning Zhao, Ruying Li, Ning Zhao, Jing Luo, João Gustavo Pereira da Silva, Robert Mücke, Payam Kaghazchi, Xiangxin Guo*, Xueliang Sun*, Energy & Environmental Science, 2020, 13,127 (ESI highly cited paper).

（4）Hanyu Huo, Yue Chen, Jing Luo, Xiaofei Yang, Xiangxin Guo*, Xueliang Sun*, Advanced Energy Materials, 2019, 1804004 (ESI hot paper).

研究方向二：界面化学-机械稳定性探究

界面化学-机械稳定性研究是解决固态电池中失效问题的核心方向。针对锂枝晶穿透及电极-电解质界面失效难题，我们提出了多场耦合作用下的界面稳定性调控机制，突破传统单一性能优化的局限，强调化学兼容性、电子绝缘性与机械适配性的协同设计理念。通过构建柔性功能化界面层，显著提升界面润湿性并抑制电子渗漏，实现锂金属均匀沉积与长循环稳定性；进一步结合多尺度化学表征与力学模拟方法，揭示硅负极在循环过程中的界面元素互扩散、应力累积及断裂演化规律，并开发自适应界面改性策略，有效缓解界面副反应与机械失配问题。该研究为高能量密度固态电池的界面设计提供了跨尺度理论框架与普适性解决方案，推动下一代安全、高效储能器件的开发与应用。

相关论文

（1）Hanyu Huo*, Yang Bai, Sebastian Leonard Benz, Timo Weintraut, Shuo Wang, Anja Henss, Dierk Raabe*, Jürgen Janek*,  Advanced Materials, 2025, 2415006.

（2）Hanyu Huo*, Ming Jiang, Yang Bai, Shamail Ahmed, Kerstin Volz, Hannah Hartmann, Anja Henss, Chandra Veer Singh, Dierk Raabe*, Jürgen Janek*, Chemo-Mechanical Failure Mechanisms of the Silicon Anode in Solid-State Batteries, Nature Materials, 2024, 23 (4), 543-551.

（3）Hanyu Huo*, Jürgen Janek*, National Science Review, 2023, nwad098.

（4）Hanyu Huo*, Jürgen Janek*, ACS Energy Letters, 2022, 7, 11, 4005–4016.

研究方向三：先进表征技术

新型表征技术是揭示固态电池界面反应机理并指导材料设计的关键驱动力。针对复合电解质与正极界面演化机制不明确的难题，我们突破了传统表征方法的局限，开发了非侵入式、动态原位监测技术。通过超声成像技术实现了对固态软包电池内部界面失效过程的无损实时观测，精准捕捉界面分解与产气行为；结合原位XPS技术，阐明了聚合物链段与硫化物电解质之间的电子态重构及界面副反应路径。基于此，提出聚合物链段极性调控策略，显著提升复合电解质的氧化稳定性与界面相容性，为高电压正极匹配提供理论依据。该研究方向通过创新性表征手段构建“动态界面解析-反应机制建模-材料理性设计”闭环研究范式，推动固态电池从经验探索向机理驱动的跨越式发展。

相关论文

（1）Hanyu Huo*, Ming Jiang, Boris Mogwitz, Joachim Sann, Yuriy Yusim, Tong-Tong Zuo, Yannik Moryson, Philip Minnmann, Felix H. Richter, Chandra Veer Singh*, Jürgen Janek*, Angewandte Chemie International Edition, 2023, e202218044.

（2）Hanyu Huo, Kai Huang, Wei Luo*, Jintao Meng, Liangyi Zhou, Zhe Deng, Jiayun Wen, Yiming Dai, Zhimei Huang, Yue Shen*, Xiangxin Guo, Xiulei Ji, and Yunhui Huang*, ACS Energy Letters, 2022, 7, 2, 650–658.