张凯，博士，研究员，应用化学与工程研究所，毕业于南开大学，天津人。

工作内容：教学科研

通讯地址：天津市南开区卫津路94号南开大学天南联合大厦A座305

电 话：13516297862

电子邮件：zhangkai_nk@nankai.edu.cn

课题组网站：http://www.zhangkaigroup.com/

研究领域：钠离子电池，固态电池

教育及科研经历：

2006-2010年南开大学化学学院材料化学本科

2010-2015年南开大学化学学院材料物理与化学博士（保送直博，导师：陈军院士）

2015-2019年韩国东国大学能源与材料工学系博士后（合作导师：Yong-Mook Kang教授）

2019至今南开大学化学学院研究员、博导

2020至今国家“四青”人才

2023至今天津常兴新能源科技有限公司董事，特种化学电源全国重点实验室副主任

承担科研项目情况：

（1）2022.11-2026.10，长寿命宽温域有机储能电池，国家重点研发计划“储能与智能电网技术”重点专项，项目负责人。

（2）2025.07-2026.12，高比容高倍率长寿命富锂锰正极材料—（课题二：匹配富锂锰正极材料的高压固态电解质优化与制备），国家重点研发计划颠覆性技术创新项目，课题负责人。

（3）2025.03-2028.02，基于高熵材料的长寿命宽温域钠离子电池关键技术研究，国家重点研发计划政府间重点专项项目-1.5中国和韩国政府间联合研究项目，项目负责人。

（4）2024.01-2026.01，钠离子电池高熵正极材料的精准构筑与性能调控，绍兴新能源与分子工程研究院开放基金，项目负责人。

（5）2024.10-2028.09，长寿命储能电池，天津市杰出青年科学基金，项目负责人。

（6）2023.10-2026.09，基于双梯度复合电解质的固态锂电池构筑及其电化学机制研究，天津市自然科学基金面上项目，项目负责人。

（7）2021.01-2023.12，基于5d金属离子改性的层状镁锰基氧化物的构筑及其脱嵌钠机理研究，国家自然科学基金青年项目，项目负责人。

（8）2021.01-2024.12，基于超晶格调控的新结构富锂正极材料研究，国家自然科学基金面上项目，项目负责人。

（9）2022.01-2022.12，电化学能源反应新机制探索，物质绿色创造与制造海河实验室资助项目，项目负责人。

（10）2019.07-2021.12，中国科协，中国化学会青年人才托举工程项目，项目负责人。

（11）2024.11-2028.10，高比能固态锂-空气电池器件集成与系统优化，国家重点研发计划“纳米前沿”重点专项，项目核心骨干。

荣誉和奖励

2020年度高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）自然科学一等奖（R2）

2022/2024/2025年科睿唯安高被引学者

2022年，新能源科学与工程新工科建设项目获南开大学校级教学成果奖特等奖（R8）

2023年天津市青科协优秀青年科技工作者

2024年第九届中国电化学青年奖

科研成果与代表作

面向储能与动力电池领域的国家重大需求，聚焦钠离子储能电池与固态锂电池，针对层状储钠材料和凝胶电解质的精准设计合成及其电化学失稳问题，提出键合柔性调控、表面元素梯度分布等创新策略，破解了电池能量密度、倍率与寿命相互制约的瓶颈，构筑了长寿命宽温域钠离子电池和高比能固态电池。以通讯作者身份发表论文50余篇，其中包括Angew. Chem. 6篇、JACS 2篇、Adv. Mater. 3篇、Energy Environ. Sci. 2篇、PNAS 1篇、Chem. Soc. Rev. 1篇，被引频次超过19000次，H因子66（截止2026年1月）；作为第二完成人获2020年度高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）自然科学一等奖。编著《金属离子电池》，入选“十四五”时期国家重点出版物出版专项规划项目；编著《储能科学与工程》，入选“十四五”普通高等教育本科国家级规划教材。

代表性论文：

1. Peixin Jiao, Machuan Hou, Ziheng Zhang, Jiangtao Yu, Tongrui Zhang, Yizhen Zhao, Haoxiang Sun, Xinyin Cai, Fujun Lan, Jie Zhu, Junxiang Ma, Zulipiya Shadike, Wei Zhang, Limin Zhou, Kai Zhang*, Jun Chen, Origin of Cumulative Surface Irreversible Phase Evolution in Li-Rich Cathode Materials, CCS Chemistry, 2026, 8, 293.

2. Tongrui Zhang, Jiangtao Yu, Tianxing Lin, Yuqiu Song, Menglin Li, Yang Feng, Libo Song, Ying Jiang, Weiwei Xie, Yong Lu, Tianfei Liu*, Kai Zhang*, Jun Chen, Fluorinated Deep Eutectic Gel Electrolytes for Sustainable Lithium Metal Batteries, Journal of the American Chemical Society, 2025, 147, 32861.

3. Yang Feng, Yanpeng Fan, Lingfei Zhao, Jiangtao Yu, Yaqi Liao, Tongrui Zhang, Ruochen Zhang, Haitao Zhu, Xingwei Sun, Zhe Hu, Kai Zhang*, Jun Chen, Enhancing Microdomain Consistency in Polymer Electrolytes towards Sustainable Lithium Batteries, Angewandte Chemie International Edition, 2025, 64, e202417105.

4. Xingwei Sun, Yang Feng, Jiangtao Yu, Yong Lu, Shuo Xu, Ying Jiang, Haixia Li, Zhenhua Yan, Kai Zhang*, Jun Chen*, Eliminating intercrystalline side effects for stable lithium metal batteries, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2025, 122, e2507789122.

5. Xingwei Sun, Yang Feng, Yong Lu, Zhenhua Yan, Kai Zhang*, Jun Chen*, Epitaxial Electrodeposition of Lithium Metal in Cubic Wulff Structures, Angewandte Chemie International Edition, 2025, e202506119.

6. Zhonghan Wu, Youxuan Ni, Na Jiang, Jinhan Li, Limin Zhou, Lunhua He, Liang Zhang*, Kai Zhang*, Fangyi Cheng*, Jun Chen, Enabling High Reversibility of Both Cationic and Anionic Redox in Layered Oxide Cathodes via NiMn6 Superlattice Topology for Sodium-Ion Batteries, Advanced Materials, 2025, 37, 2419137.

7. Bochao Chen, Jiahao Wang, Zhiyuan Xu, Jie Miao, Yong Lu, Zhenhua Yan, Kai Zhang*, Jun Chen*, Controllable Configuration of Constitutional Units in Vanadium/Iron-Based Polyanionic Compounds for Sodium-Ion Storage, Advanced Materials, 2025, 37, e09966.

8. Yang Feng, Zhenheng Huang, Ruochen Zhang, Beidou Zhong, Zhonghan Wu, Yanpeng Fan, Zhenhua Yan, Kai Zhang*, Jun Chen, A Quasi-Solid-State Electrolyte with Semi-Immobilized Solvent-Like Sites for Lithium-Metal Batteries, CCS Chemistry, 2025, 7, 798.

9. Na Jiang, Jiangtao Yu, Zhonghan Wu, Jiahua Zhao, Yuyao Zeng, Haixia Li, Miao Meng, Yutong He, Peixin Jiao, Hongchuang Pan, Huili Wang, Jianing Qi, Zhe Hu, Kai Zhang*, Jun Chen, Surface Gradient Desodiation Chemistry in Layered Oxide Cathode Materials, Angewandte Chemie International Edition, 2024, 63, e202410080.

10.Yanpeng Fan, Yang Feng, Guanwu Li, Yiwen Bo, Cun Wang, Dong Wang, Yumin Qian, Rujun Ma, Zhe Hu, Kai Zhang*, Jun Chen, Enhancing the Filler Utilization of Composite Gel Electrolytes via In Situ Solution-Processable Method for Sustainable Sodium-Ion Batteries, Advanced Materials, 2024, 36, 2413303

11. Min Cheng, Diantao Li, Junlun Cao, Tianjiang Sun, Qiong Sun, Weijia Zhang, Zhengtai Zha, Mengyao Shi, Kai Zhang*, Zhanliang Tao*, Anions-in-Colloid Hydrated Deep Eutectic Electrolyte for High Reversible Zinc Metal Anodes, Angewandte Chemie International Edition, 2024, 63, e202410210.

12.Tongrui Zhang, Jiangtao Yu, Haoyang Guo, Jianing Qi, Meihong Che, Machuan Hou, Peixin Jiao, Ziheng Zhang, Zhenhua Yan, Limin Zhou, Kai Zhang*, Jun Chen, Sapiential battery systems: beyond traditional electrochemical energy, Chemical Society Reviews, 2024, 53, 12043.

13. Luoran Sun, Zhonghan Wu, Machuan Hou, Youxuan Ni, Haoxiang Sun, Peixin Jiao, Haixia Li, Wei Zhang, Liang Zhang, Kai Zhang*, Fangyi Cheng, Jun Chen, Unraveling and Suppressing Voltage Decay of High-Capacity Cathode Materials for Sodium-ion Batteries, Energy & Environmental Science, 2024, 17, 210.

14. Zhonghan Wu, Youxuan Ni, Sha Tan, Enyuan Hu, Lunhua He, Jiuding Liu, Machuan Hou, Peixin Jiao, Kai Zhang*, Fangyi Cheng*, Jun Chen, Realizing high capacity and zero strain in layered oxide cathodes via lithium dual-site substitution for sodium-ion batteries, Journal of the American Chemical Society, 2023, 145, 9596.

15. Ruochen Zhang, Yang Feng, Youxuan Ni, Beidou Zhong, Maoyu Peng, Tianjiang Sun, Shan Chen, Huan Wang, Zhanliang Tao, Kai Zhang*, Bifunctional interphase with target-distributed desolvation sites and directionally depositional ion flux for sustainable zinc anode, Angewandte Chemie International Edition, 2023, 62, e2304503.

16. Yang Feng, Limin Zhou, Hua Ma, Zhonghan Wu, Qing Zhao, Haixia Li, Kai Zhang*, Jun Chen, Challenges and advances for wide-temperature rechargeable lithium batteries, Energy & Environmental Science, 2022, 15, 1711.

17. Xin He, Youxuan Ni, Yunpeng Hou, Yong Lu, Song Jin, Haixia Li, Zhenhua Yan, Kai Zhang*, Jun Chen*, A new insight into the ionic conduction mechanism of quasi-solid polymer electrolyte through multispectral characterizations, Angewandte Chemie International Edition, 2021, 60, 22672.

人才培养

主讲《能源材料科学基础》《能源化学》《能源动力前沿》和《当代化学前沿》等课程。已指导毕业本科生16名、硕士生6名、博士生6名，毕业后在新能源企业、海内外高校等工作或继续深造；在读博士研究生13名、硕士研究生12名；指导3人获研究生国家奖学金、1人获周恩来奖学金提名奖、4人获优秀毕业生。

欢迎对先进电池与能源材料方向感兴趣的同学到本组进行学习、科研，完成毕业设计等。依托特种化学电源全国重点实验室、有机新物质创造前沿科学中心、高效储能教育工程研究中心、物质绿色创造与制造海河实验室等平台以及南开大学新能源电池团队，面向国家重大需求和世界科技前沿，紧密联系新能源企业，解决钠离子电池和固态锂电池的关键科学与技术问题，体会科技创新的乐趣，为培育和壮大能源新质生产力贡献力量。