
访谈内容:
1. Battery Energy: 请您介绍一下课题组目前的工作和研究方向
我们课题组目前主要致力于可再生水系电池关键材料在储能、生物医用等交叉领域的应用研究。具体来说,我们的工作聚焦于高安全、低成本水系锌离子电池材料开发,近期在电解液结构优化和锌负极界面改性等方面取得了一些实质性进展,显著提升了电池综合性能和环境适应性。
2. Battery Energy: 您觉得能源材料领域未来5年最值得关注的技术方向是什么?
我认为未来5年,能源材料领域最值得关注的技术方向是“多学科交叉的融合应用”。世界科学前沿的重大突破大都是多学科交叉的产物。未来水系电池将不仅局限于传统的规模储能场景,还将与生物医用等新领域深度融合。例如,利用水系锌离子电池良好的生物相容性,开发能够调控局部微环境的自供能柔性可穿戴器件,并将其应用于抗菌、伤口愈合甚至肿瘤的靶向治疗。这种以产业和健康需求为导向的交叉研究,将是极具潜力的突破口。
3. Battery Energy: 您近期发表的综述“Functional mechanisms of aqueous zinc-ion batteries: advanced materials, in-situ characterizations and theoretic understanding”系统梳理了原位表征技术在水系锌电机制解析中的应用。在您看来,哪一项原位技术的突破最让您感到意外,它揭示了一个之前被学界长期误解的界面机制?
在我们系统梳理的过程中,最让我感到意外且振奋的突破来自于“原位电化学数字全息技术(EDH)”以及“原位pH/质谱(DEMS)联用技术”在解析电极/电解液界面微环境中的深度应用。长期以来,学界通常将锌枝晶的生长和副产物的形成主要归咎于静态电场或浓度场分布不均等方面。然而,原位EDH技术以极高的时空分辨率,直接观测到了锌沉积过程中界面处剧烈的局部锌离子浓度耗竭现象,并证实了这种瞬态、动态的浓度梯度才是诱发枝晶增殖和界面副反应的直接元凶。同时,原位pH/DEMS联用技术揭示了界面水分子分解和析氢反应并非是一个均匀恒定的过程,而是伴随着剧烈的局部碱化和瞬态气体释放。这些原位技术的突破,有可能将我们对水系电池界面的认知从“静态端点分析”彻底转向了“动态过程观测”,进而深刻揭示界面多场耦合效应,为设计水系电池自适应界面奠定理论基础。
4. Battery Energy: 自充电水系锌离子电池被认为是极端场景下自供能方案的关键方向。从材料设计到系统集成,您认为目前最大的技术断点在哪里——是能量采集与存储的耦合效率,还是环境适应性与稳定性?
这是一个非常核心且贴近工程实际的问题。基于我在企业从事十余年新产品开发的“工程师”视角来看,目前的技术断点并不单纯在某一项单一指标上,而在于“材料-器件-系统”跨尺度整合时的热力学、动力学不匹配及多相界面失稳等诸多方面。比如说,能量采集与存储的耦合效率,以及对极端环境的适应性,这二者在现有体系下往往是相互掣肘的。从机制上看,环境光、热或机械能的捕获往往是瞬态或高频的,而电池内部的离子插层和电化学转化则是相对缓慢的,这种动力学上巨大的错配导致了极低的系统级耦合效率。而为了提升能量的捕获效率,材料设计常趋向于构筑高比表面积或富缺陷结构,但这在开放的水系电解液中极易诱发严重的光腐蚀、副反应和界面结构坍塌,导致其环境适应性大打折扣。因此,我认为只有解决多场耦合下的适配性等一系列问题,自充电水系锌离子电池技术才有可能真正走向工程化。
5. Battery Energy: 很多硕士/博士研究生在科研之路上都曾会感到迷茫,您对青年学者撰写学术论文和投稿有何建议?
科研路上的迷茫很正常,结合我自身从企业到高校的经历,我对青年学者的核心建议简单概括为八个字:“做靠谱的研究,写清楚的文章”。首先在撰写论文时,特别是摘要部分,一定要能在极短的篇幅内讲一个好故事。建议大家遵循四个核心要素:直击真问题、引出新思想、亮出硬数据、点明大价值。首先,行文要逻辑清晰、层次分明,让读者能轻松理解文章要表达的核心思想。其次,在文章修改和投稿的过程中,做到“事事有回应”。无论我们是否认同审稿人的意见,都必须逐条、认真、礼貌地回复。面对尖锐问题绝不能情绪化,一定要有理有据地补充扎实的数据和论证,补充实验不仅是完善文章,更是对编辑和审稿人最基本的尊重。最后,科研是一场马拉松,失败是常态。希望大家在面对挫折时,具备“举重若轻”的心态,拿出不达目的不罢休的韧性去坚持,时间一定会给你最好的答案。