行走在能源材料的前列——记中国工程物理研究院研究员王斌

本刊记者　严永红

行走在能源材料的前列——记中国工程物理研究院研究员王斌

本刊记者严永红

能源的极度短缺和供应紧张，带来了能源价格的不断攀升，继而引发了四次石油能源危机。进入新世纪以来，中央十八大报告首次提出“推动能源生产和消费革命”，其中“抑制不合理能源消费”被置于首位。尤其在雾霾治理成为迫切需求的当下，控制以化石能源为主的能源消费成为人们的共识。

国家能源发展之重要，事关国家发展和安全。王斌说：“爆发于1991年的海湾战争，将能源危机和革命这个问题深深地印在了我的脑海里，让我深刻认识到能源对国家、对人类的极端重要性，也引起了我个人的广泛兴趣。所以报考研究生时，我选择了绿色电池材料为研究方向，开始涉及新能源材料领域。”王斌的新能源梦想便从这里启航。

机会总是留给有准备的人

大学毕业时，王斌以连续四次获得优秀学生奖学金、“优秀毕业设计”，以优异的成绩获得研究生推免资格。随后，他顺利进入中国科学院成都有机化学所，如愿以偿地从事可大功率放电锂离子电池材料研究，自此他便与能源结缘。他的研究获得了导师的大力称赞，这为他后期进一步深造学习奠定了良好的基础。

兴趣是最好的老师，对绿色安全能源材料的向往一直激励着王斌孜孜以求地开展更深入的研究。他来到复旦大学读博以后，坚定地选择锂离子电池的研究，主要方向是通过功能性添加剂改善锂离子电池电极材料的过充保护性能和表面成膜性能研究。

期间，多个科研项目都有王斌活跃参与的身影，国家“973”重大基础研究项目、国家自然科学基金项目、南非国家研究基金合作项目以及上海科委项目等等。机会总是留给有准备的人，优异的科研成绩、丰富的科研经历以及创造性的科研构想让王斌赢得了进一步发展的机遇。

王斌博士毕业那年，美国国家工程院院士John Newman领衔的研发团队科学家Dr. Thomas J. Richardson正在我国做交流访问，他是世界上很早从事电池过充安全性研究的知名专家。他对王斌的工作非常感兴趣，因为专业交流得也非常顺畅，他当即表示愿意资助王斌继续从事安全方面的研究。于是，他们一拍即合，王斌顺理成章地来到了美国加州大学伯克利分校-劳伦斯伯克利国家实验室，加盟环境与能源技术部，开拓改善锂离子电池的过充安全性研究的新空间。

硕果累累的异国时光

美国总统奥巴马自上台以来多次强调新能源对美国未来的重要性。2009年9月，奥巴马政府通过了《清洁能源法案》，清洁能源在美国逐渐出现了蓬勃发展的势头。他曾断言：哪个国家在清洁能源技术中领先，哪个国家就将引领21世纪的全球经济。尽管深陷金融危机，奥巴马政府仍然为新能源研究项目大手笔投入了4亿美元，清洁能源的变革可以被视为第二次工业革命。

王斌正是在这样的背景下来到了美国，他所从事的电池安全性研究对电池本身，尤其是高能量密度的电池来说，尤其关键。因此，王斌有幸跻身美国能源部2009～2012年“Argonne-Applied Battery Research for Transportation（ABR）Program”重大攻关项目之中，包括后来2012年的“Lawrence-Batteries for Advanced Transportation Technologies Program （BATT）”攻关项目。在项目中，王斌主要致力于开发基于导电聚合物的原位自激活过充保护功能隔膜，他的研究得到了合作者的认可与赞赏，并成功获得ABR的连续四期增加资金资助。

他的科研能力在美国赢得同行的瞩目，从2009年1月开始，他在美国能源部的资助下，开展了“插电式混合电动汽车的过充保护”研究项目。在以导电聚合物为媒介的保护方法中，王斌首次开发了针对高工作电势电极材料（>4V）的长周期稳定、可逆过充保护的聚合物及其使用方法。相关工作的研究结果大幅超越已报道的结果，不但将聚合物的保护电势提高到了4.2V，同时还解决了其在电池中的均匀分布问题，使其可以在不同的电流密度下为多种高工作电势电极材料提供长周期过充保护，最高保护电势高达4.75V。

同时，王斌也在清洁能源领域取得一席之地。这项工作使在锂离子电池过充保护领域长时间困扰科研工作者的两个国际技术难题取得了突破：一是，使用少量的导电介质承载较大的过充电流，而且其过充性能不随温度的降低而显著降低；二是，开发工作电势大于4V的保护媒介，并解决其在电池中均匀分布问题。这项成果有望大大推进这种新型原位过充保护方法在车用锂离子电池组、电动自行车用锂离子电池和各类电子设备电池等领域的应用。

“把安全带回家”

“我们的锂离子电池过充保护安全方法是用添加导电聚合物的功能隔膜作为媒介，能克服电子器件的不可逆和高成本，且避免添加剂的兼容和扩散限制，并能够为锂离子电池提供原位、实时、自动开关的过充保护。”王斌解释道，“开发高安全、高能量密度和可弯折等性能的新型锂离子电池是满足未来消费电子产品、电动汽车发展的关键。”也就是说，研发的新型高安全锂离子电池在小到我们形影不离的手机、大到势如破竹发展的电动汽车等产品中都将有一席用武之地。

事实也如此，中国的发展需要绿色安全的能源材料。不可置否，美国拥有世界上最强的大学研究力量、国家实验室，在美的四年时间里，王斌接触到了来自比利时、日本、韩国和德国等世界各地的科研工作者和博士后，这让他从中学到很多。美国浓厚的科研氛围和宽松的管理模式固然好，但终究留不住这个心怀祖国能源安全的青年科学家。他没有忘记自己选择把能源材料作为研究方向的初衷——他要为祖国的发展贡献自己的一份绵薄之力。为此，他从未停歇前进的步伐；当祖国需要他的时候，他时刻准备踏上归途。

在国外的几年，王斌一直关心祖国的科研动向，他可以感受到祖国对科研的重视。2013年，王斌带着他取得的研究成果回到祖国。心怀感恩之心，带着“把安全带回家”的梦想，王斌把根扎在了四川绵阳的中国工程物理研究院。“自己曾经在四川读过书，对这里有种特殊的感情，所以就还想回到这里，也算是一种回报吧。”

能源材料对于中国工程物理研究院化工材料所来说是一个新的研究方向，基础相对较弱，但尤为难得和令他由衷感谢的是，幸好有从院所领导，到国家及省市各级相关部门给予的充分帮助和支持。王斌现在的实验室已经具备了基本的合成测试能力，都是回国后逐渐组建起来的，最初的阶段不但没有相关的实验设备，也缺乏专业的技术人员，但这一切都没有难倒这个心有梦想的年轻人，他用脚踏实地的行动来面对一切。目前他的实验室已经拥有5名固定工作人员，3名具有海外留学经历，2名博士生，6名硕士生，已承担和参与的研究项目已有10多项。

在全球经济深刻变化的背景下，能源行业正处于大调整、大变革时期，中国的清洁能源产业迎来前所未有的发展机遇，一场绿色能源的革命正在悄然酝酿。在历史悠久、人杰地灵的中国科学城绵阳，王斌正带领他的团队为我们开启一个绿色安全而光明的未来。