青星美人

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TUhjnbcbe - 2022/5/28 12:51:00

“我们的思考是让试错的概率降低,动手和思考都是同样重要.”年生于浙江杭州,她是年国家青年“千人计划”中最年轻的一位,当时年仅27岁就被浙江大学聘为特聘研究员,具有博士生招收资格。年6月从浙江大学化学工程与生物工程学院本科毕业后,去往美国康奈尔大学攻读博士学位,后又在斯坦福大学从事能源材料领域博士后研究工作。年她回到母校浙大,担任特聘研究员。带领课题组从事科研工作,年9月,获得“求是杰出青年学者奖”。

在金属锂电池领域的学术成就一骑绝尘,突破性研究有望让电池的能量密度再上一个台阶。

她是国家“青年千人计划”中最年轻的学者之一,也是浙江大学的博士生导师。自认“佛系”的她,相信科研是一条不断试错和证伪的路,鼓励新时代女性积极地独立思考。

她就是陆盈盈

本文图源:网络

科研本身更多的是去证伪

新京报:我们知道,让你成为最年轻教授、博导的学术研究是金属锂电池。当初你选择金属锂电池作为研究方向的初衷是什么?

陆盈盈:我在博士期间开始做金属锂电池,但当时在大学本科期间,并没有选具体的研究方向。因此到美国留学后,考虑到还要读博士,我的导师给我两个方向,一是关于流体流力的课题,另一个是关于金属锂的课题。

当时根据本科期间的一些专业知识,我对能源/储能比较感兴趣,选择了比较接近应用层面的金属锂电池,锂电池对于国家的能源发展有重要意义。

新京报:在美国读博期间,你的博士生导师林登·A·阿彻对你的研究成果评价极高,认为解决了电池领域里公认的严峻挑战,能否用通俗的语言介绍你在金属锂电池研究领域的突破?

陆盈盈:虽然他在学术上对我给予了比较认可的评价,但事实上金属锂存在的问题是非常严峻的,这并不是一两个人就能够完全解决的问题。比如说考虑到电池在实验室规模和产业化层面的安全性,对电池安全性的要求是不一样的。

早在年,已经有企业曾经想要产业化金属锂电池,当时是想要把它应用到手机里,但经过数年反复的安全测试,大家发现金属锂一直无法通过,经历无数次的测试失败,最终金属锂的产业化被彻底放弃。目前市面上看到的大多是锂离子电池和铅蓄电池,一些新型的体系比如钠硫电池、液流电池也在不断被看到。但我们也不断期待在能量密度上实现更大突破,无论是材料方面的,还是电池安全系统管控的不断进步,这让我们重新回到对金属锂的研究。

我们希望通过各个方面的协同推进,最终解决金属锂电池的安全问题,这就是我们当下努力的方向。

新京报:你在康奈尔大学的这段求学经历对于你来说意味着什么?

陆盈盈:在康奈尔大学读书期间,我最终决定要继续走科研道路。在那里的时间并不是很久,但无论是身边的这些同学,还是我的导师,他们都不断影响着我,促使我要非常专注地继续走科研这条道路。

康奈尔大学处于一个相对偏僻的小镇里,附近也没有什么大城市,在地理位置上它让人能比较安心做实验。而导师给我的印象最深刻的是,他每周末都会来实验室待上一整天,哪怕是圣诞节也会在。他已经是非常有学术地位的教授,但依然是在科研前线奋斗,这种专注的态度持续地影响着我。

新京报:对于科研工作者来说,最重要的品质是什么?

陆盈盈:专注是非常重要的品质,科研项目并不是短短一两年的时间就能看到结果,它可能需要很漫长的过程。

其次是独立思考的能力,科研工作不再像是学生时期的考试,有问题可能看一下书就会有答案。很多科研问题甚至从来没有人探索过,是一个openminded的问题,需要很多人共同推进完成。

科研本身不是说一定能寻求到真理,而更多的是去证伪,去证明这条路是不行的,或者说去证明它是一个无限接近于真理的结论。

正在做实验的陆盈盈。受访者供图

新京报:你怎么看待自己这么年轻就取得如此高的学术成就?

陆盈盈:其实我并没有觉得自己的学术成就很高,我觉得自己才刚开始走上这条路,也谈不上什么幸运,就是一种选择吧。觉得这件事情有意思,而且能够做一辈子。

在美国,我经常能看到一些包括拿到诺贝尔奖的老教授,每天骑着一辆单车到学校的实验室做科研,这给我一种非常专注的感觉。如果有一件事情可以让我做一辈子,这种专注的感觉跟其他行业是不太一样的。

新京报:选择回到国内继续研究工作,是基于怎样的考虑?在国内和国外做研究,你认为有怎样的区别?

陆盈盈:在年底,我参加了一个学术会议,当时知道有“青年千人计划”这个途径可以回国,当时我就没有多想,觉得肯定要试一下。也有很多人问我,为什么不是先尝试留在美国,如果不行再回国,我当时纯粹认为当时与国际水平相比,我们国家在金属锂电池这一领域相对滞后,就希望能够回到自己的国家,在这一领域把科研水平再推进一点,这才是真的有意义的科研工作,科研工作者会有一种“主人翁”的感觉。

为金属锂技术从实验到应用贡献力量

在康奈尔大学读博期间,导师LyndenA.Archer教授给陆盈盈推荐了三个可行的研究方向:高分子物理、流体力学、金属锂电池。权衡之下,她最终选择了金属锂电池。在她看来,能源一直以来都是比较关键的科学问题,对生活、生产发展都相当关键。

一开始导师担心这个问题对于一个博士生来说有点太大了,探索已经进行了30年的时间,世界上许多知名学者曾经试图解决该难题,都未成功。

但是陆盈盈勇于挑战能源材料难题,经过不断地探索、独立思考和反复实验后,她发现用氟化锂作为电解液添加剂能够改善金属锂负极固体电解质界面膜(SEI)的不稳定性,随后她所作的论文在广度与深度上都比一般的博士论文出众。

基于她在研究领域的贡献,年12月,陆盈盈被授予AustinHooey最佳博士毕业生奖,这是康奈尔大学化学与生物工程系授予研究生的最高荣誉。

因为解决了金属锂沉积不稳定性难题,陆盈盈以第一作者身份在NatureMaterials上发表了一篇不错的文章,成果受到了学术界很大的肯定。与此同时,她也顺利完成了康奈尔大学博士的研究工作和学习,得以提前毕业。

谈及自己的研究,陆盈盈有说不完的话

新京报:近年来,媒体对于你在金属锂电池研究成果方面的报道都提及“让智能手机三四天不用充电”、“提高新能源汽车的续航里程”等等,那么,你的上述研究是仅限于实验室,还是已经开始商业化?

陆盈盈:现在我们做的金属锂项目还在实验室阶段。去年我们实验室牵头了一个国家重点研发计划,也是希望做到准固态的金属锂电池。我们希望金属锂电池在不断推进产业化的过程中,能够解决某些方面的问题。

其实金属锂电池要分成很多个结构的细分部分,每一部分都存在很多的问题,我们期待通过专注在某一个方面对问题实现突破。金属锂电池的产业化是需要很多团队和力量去往前推进的,我们希望在这过程里能够贡献出自己的一份力量。

新京报:在你看来,金属锂技术如果落地产业,应用到电池里,还存在哪些因素影响它的量产?

陆盈盈:其实在年的时候,国家就通过重点专项对瓦时和瓦时每千克的基础研究项目进行推进,这些项目在技术研究方面主要还是依赖金属锂这种电极。

但金属锂存在的问题非常多,包括它不稳定的电沉积,还有循环过程会发生体积膨胀。如果采用锂硫电池这种硫的正极材料的话,它还会析出与负极发生化学反应,发生穿梭效应,这会导致电池的容量衰退。

此外,锂是非常活泼的一种金属,它会与很多电池的成分发生化学反应,一方面造成安全隐患,另外一方面我们有效的电极物质就会被消耗掉,这会导致电池容量的衰退。由于这些问题都需要在一种电池里面同时解决,因此这是难上加难的一个问题。目前产业化尚有瓶颈,但是很多团队在往前推进,我相信有一天金属锂技术还是会真正地应用到电池里。

新京报:这对于电动车、智能硬件等行业将产生多大的影响?

陆盈盈:如果金属锂电极能够被用到锂硫电池,比如说能够做到瓦时每公斤的锂硫电池,蓄时里程将会大幅度增加,这是有机会突破的。

新京报:近年造车新势力和传统车企纷纷推出各类电动车,推动了对锂电池的需求,也对续航能力提出更高的要求。目前锂电池的发展是否已经接近天花板?

陆盈盈:目前我们去提高锂电池续航里程主要是两方面,一方面是增加电池组,像特斯拉modelS就是通过增加大量的或者的圆柱形电池,通过排布和BMS进行管控,让车辆的续航里程达到理想的水平。这是通过增加电池的质量和体积来增加续航里程。

另外还有一种方法是从材料级别去增加单个电池的能量密度,比如说金属锂硫电池,电池单体可以通过材料级别就可以来增加它的能量密度。这样的话,我们就可以在不增加电池体积或者质量的情况下来增加续航里程,这是我们希望能够看到的。

新京报:最近特斯拉发生多起自燃事件,外界开始关心电动车的安全问题,电动车是否比传统燃油车更容易自燃?锂电池的安全性该如何得到保障?

陆盈盈:其实锂电池的安全隐患,包括自燃、短路等问题,导致这些问题发生的因素有很多,例如在电池叠片的过程中,可能我们采用了比较薄的一些隔膜,或者新型的电池叠片的方式,有可能导致电池内部电极与电极之间的接触,从而发生短路。

另外在低温或者快充环境下,锂离子电池容易发生电沉积现象,沉积后会导致电池内部的短路。由于电池组存在一定的电阻,还会导致电解液过热,过热后就有可能会自燃。

自燃产生的原因是多种多样的,但是业内一直在通过材料级别去稳定电池的情况。此外,我们还可以采用固态电解质或者准固态电解质,大大增加电池的安全性。

女性需要有独立思考

年,陆盈盈通过了第十一批国家青年“千人计划”,回到浙江大学成为了母校的一名特聘研究员。但是,因为高颜值、超牛简历走红后陆盈盈也受到了一些质疑。

新京报:四年前你入选国家“青年千人计划”时曾引起过很大的争议,你如何看待那场争议?它是否对你产生了一些影响?

陆盈盈:其实当时我在斯坦福,没有太

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