湖南工业大学的新能源材料与器件专业立足国家“双碳”战略，依托世界一流培育学科和一级学科博士点，形成了以储能材料与器件为核心的研究特色。该专业聚焦新能源产业需求，通过交叉学科融合与产学研协同创新，在锂离子电池、超级电容器、纳米发电机等领域取得突破性进展，近五年承担国家级科研项目10项，发表ESI高被引论文10余篇，培养的本科生升学率高达60%，就业方向覆盖新能源汽车、储能系统等前沿领域。
学科建设：聚焦储能与碳中和前沿
专业以材料科学与工程学科为基础，构建了覆盖锂离子电池正负极材料、锌离子电池、自供能传感器的完整研究体系。其特色方向包括：
- 高性能电极材料开发：如陈晗教授团队研发的硅基负极材料，循环容量保持率95%；
- 柔性储能器件设计：许建雄教授团队开发的可拉伸抗菌水凝胶纳米发电机，开路电压达222V；
- 废弃电池循环利用：建立动力电池材料回收技术，实现资源高效再生。
科研创新：突破关键技术瓶颈
在基础理论层面，团队通过密度泛函理论（DFT）计算指导材料设计。朱裔荣教授团队开发的硫空位异质结构气凝胶，利用MXene复合技术将锌离子电池能量密度提升至149 Wh/kg，相关成果发表于Advanced Materials。关键技术突破包括：
- 原位电氧化活化技术：使MnS0.5Se0.5微球电极比容量提升3倍；
- 动态碳层封装工艺：解决硅基材料体积膨胀问题，全电池循环寿命延长至500次；
- 超分子水凝胶合成：实现纳米发电机9.96 MJ/m³韧性与抗菌功能一体化。
人才培养：产学研深度融合
专业构建了“基础研究-工程实训-产业应用”三级培养体系，实验室配备扫描电镜、电化学工作站等高端设备，与比亚迪、中航锂电等企业共建10余个实习基地。本科生深度参与科研，2023届学生以第一作者在Small发表论文，揭示水系锌电池储能机制。培养路径呈现三大特点：
- 学科竞赛导向：将国家级项目分解为毕业设计课题；
- 跨学科课程模块：开设《能源材料计算模拟》《器件封装工程》等特色课程；
- 国际学术浸润：邀请阿贡实验室专家参与研究生联合指导。
产业转化：服务新能源战略需求
团队研发的压电-摩擦电混合纳米发电机已实现微小机械能收集，可应用于智能穿戴设备；开发的多壳层中空碳微球超级电容器，功率密度达447 W/kg，为电网调频提供新方案。近三年技术转化成效显著：
- 授权发明专利20项，涵盖电极材料制备、电池管理系统等领域；
- 与ATL合作开发高镍三元正极材料，量产成本降低15%；
- 参与制定《动力电池回收利用》行业标准，推动产业绿色升级。
在能源革命加速的背景下，该专业通过材料基因工程和器件集成创新双轮驱动，持续突破能量密度与循环寿命的“天花板”。未来将深化人工智能辅助材料设计，探索固态电解质、氢能存储等新方向，为构建清洁能源体系提供关键技术支撑。
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