余彦：为美好生活“充电”

         10月18日，第十六届中国青年科技奖揭晓，中国科学技术大学教授余彦名列其中。在二次电池领域深耕了近二十年，余彦在储能电池材料方面取得了一系列成果：提出普适性材料设计筛选策略，获得长循环寿命的正极材料；提出多相-多尺度协同调控电极材料的导电性、离子传输效率及体积膨胀的策略，提高负极材料长循环寿命和快速充放性能。 面对奖项，余彦很谦虚，“获得青年科技奖是对我多年科研工作的肯定和勉励，是一种鞭策，更是一份责任。探索之路无止境，名誉奖励不是目标。我要继续努力，用更优异的成绩回报这一荣誉。” 勇攀科学高峰  突破钠离子电池技术瓶颈 电池的出现改变了人类的生产和生活方式。1800年，人类历史上第一个电池“伏打电堆”问世。历经两百余年，电池不断满足人们对电力灵活运用的需求，为生产生活提供便携的能源支持。近年来，随着对环境污染问题的日益关注和对可再生能源利用的巨大需求，二次电池因其环保、便携、循环寿命长的优势，在新一轮能源变革中迎来新的发展机遇。 二次电池，又称可充电电池或蓄电池，其中最常见的就是锂离子电池，因为其在能量密度方面的优势，已经被普遍应用于手机、笔记本电脑和电动汽车中。但是，由于锂离子电池所需的钴、锂元素的稀缺，使得锂离子电池价格高昂。如何降低二次电池的制造成本，是研究者们面临的难题。 科学家们在研究中发现，钠离子电池具有与锂离子电池相似的化学机理，而钠离子成本更为低廉，对未来大规模储能具有重要的战略意义。可是，钠离子电池能量存储能力不足，在循环寿命上也存在巨大短板。如何设计“长寿命、快充放的电极材料”，获得“高能量密度和高功率密度的钠离子电池器件”，是该领域亟需解决的瓶颈问题。 多年来，余彦带领团队，聚焦于高性能钠离子电池电极材料及器件的研究，重点针对钠离子电池倍率性能差（电子电导低）和循环寿命短（正极和负极稳定性差）等难题，提出了微纳结构设计、表/界面和组分调控等三位一体的协同调控策略，发展了可控普适合成的新方法，获得了高稳定的正、负极材料，并实现了安时级别钠离子电池器件。 钠离子电池主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液等构成。电极材料是二次电池的“心脏”，也是突破其性能瓶颈的关键。余彦带领团队，打出了“组合拳”：在正极材料方面，提出“三连续”策略，揭示电极材料“离子、电子、电荷传输协同增强”的机制；在负极材料方面，提出多相多尺度协同调控电极材料的导电性、离子传输效率及体积效应的策略，实现了电极材料循环过程中自缓冲体积膨胀，揭示了其构效关系的内在本质。 勇担科技使命  推进钠离子电池产业化 余彦拥有一张漂亮的科研成绩单：近年来，发表SCI论文200余篇（以通讯作者在Adv Mater发表30余篇），其中27篇入选ESI高被引论文；SCI他引15000余次，H因子70，入选“科睿唯安”以及“爱思唯尔”材料类高被引学者榜单；获授权发明专利5件。 她先后入选国家优秀青年科学基金、英国皇家化学会会士、国家杰出青年基金，分别荣获德国洪堡基金会“索菲亚奖”、安徽省自然科学一等奖（第一完成人）、中国硅酸盐学会青年科技奖、中国化工学会侯德榜科技青年奖等奖项，被邀请作国际会议报告20余次。 科学研究不能仅满足于提出新想法，写出技术报告、发表科研论文、形成专利，更要密切结合到关键技术的研发过程中去，以科研成果快速转化成生产力为使命。余彦的系列工作突破了钠离子电池的技术瓶颈，为钠离子电池的大规模商用提供了可能。 在钠离子电池器件性能优化上，余彦带领团队，提出电解液辅助的钠离子嵌入策略，实现了钠离子电池材料与结构的协同优化，获得了长循环寿命高倍率的钠离子电池柔性全电池。此外，余彦团队还实现了长循环寿命钠离子电池安时级软包电池。 当前，余彦团队已与多家公司洽谈，下一步将着力推进储能电池的产业化发展。“科技创新绝不仅仅是实验室里的研究，而是要转化为推动经济社会发展的现实动力，为老百姓提供更加便捷和美好的生活，这是科研人员的使命。”使命源于对未知世界的好奇心和改变世界的雄心。余彦成长于一个教师家庭，幼时，母亲就教育她要拥有远大的理想。从那时起，成为科学家的梦想就像一颗种子埋在了余彦的心里。 勇于勤奋探索  将“不服输”装入“科研行囊” “化学改变世界”，让余彦在大学时毫不犹豫地选择了应用化学专业。一次偶然的机会，余彦接触了材料化学领域。她发现，先进材料是高新技术产业发展的基石，在工程、信息、新能源等各领域都有广泛应用。然而，我国在先进材料发展上存在“卡脖子”的基础性难题。“期待在这个关键领域能发挥特长、贡献绵薄之力”的雄心，让余彦决心致力于材料化学领域的探索。 2002年，余彦考入中国科大，跟随导师陈春华教授攻读硕士研究生。从那时起，她与二次电池研究结下了不解之缘。余彦充满期待，“二次电池的发展与社会经济发展息息相关，可以为美好生活‘充电’”。 科研的道路漫长而又艰辛。读研究生时，有一次，余彦合成的样品必须在凌晨4点左右从实验炉中取出，当余彦去实验室取样品的时候，发现导师陈春华已经到实验室开始一天的工作了。这件事深深触动了余彦，“成功不是偶然的，必须经过艰辛的努力才能获得，勤奋、专注和顽强是科研‘行囊’中必不可少的装备”。 在德国马普固体所做博后时，余彦在实验中使用共轴静电纺丝方法制备一种核/壳结构的纳米线，在尝试了3个月后，都没有得到想要的结果。面对失败，余彦也有过想要放弃的念头。但“不服输”的性格让余彦坚持了下来，她通过查阅文献、逐步修订实验方案，终获成功。“做科研就像长跑，想赢得比赛，要孜孜以求、久久为功”。 2012年，余彦回到母校中国科大任教。在研究生培养上，余彦因材施教，采用导师指定课题与自由探索课题相结合的方法：对于刚入学的研究生，指定研究课题和方向，让学生逐步进入研究正轨；对于已经摸清门道的高年级研究生，更注重培养他们独立科研的能力，鼓励他们去尝试一些具有挑战性的新课题。对余彦来说，科研带来的最大乐趣是不断战胜挑战；而作为老师，能桃李天下、青胜于蓝，是莫大的成就。

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2020/10/19