行走在能源材料的前列——記中國工程物理研究院研究員王斌

本刊記者　嚴永紅

行走在能源材料的前列——記中國工程物理研究院研究員王斌

本刊記者嚴永紅

能源的極度短缺和供應緊張，帶來了能源價格的不斷攀升，繼而引發了四次石油能源危機。進入新世紀以來，中央十八大報告首次提出“推動能源生產和消費革命”，其中“抑制不合理能源消費”被置于首位。尤其在霧霾治理成為迫切需求的當下，控制以化石能源為主的能源消費成為人們的共識。

國家能源發展之重要，事關國家發展和安全。王斌說：“爆發于1991年的海灣戰爭，將能源危機和革命這個問題深深地印在了我的腦海里，讓我深刻認識到能源對國家、對人類的極端重要性，也引起了我個人的廣泛興趣。所以報考研究生時，我選擇了綠色電池材料為研究方向，開始涉及新能源材料領域。”王斌的新能源夢想便從這里啟航。

機會總是留給有準備的人

大學畢業時，王斌以連續四次獲得優秀學生獎學金、“優秀畢業設計”，以優異的成績獲得研究生推免資格。隨后，他順利進入中國科學院成都有機化學所，如愿以償地從事可大功率放電鋰離子電池材料研究，自此他便與能源結緣。他的研究獲得了導師的大力稱贊，這為他后期進一步深造學習奠定了良好的基礎。

興趣是最好的老師，對綠色安全能源材料的向往一直激勵著王斌孜孜以求地開展更深入的研究。他來到復旦大學讀博以后，堅定地選擇鋰離子電池的研究，主要方向是通過功能性添加劑改善鋰離子電池電極材料的過充保護性能和表面成膜性能研究。

期間，多個科研項目都有王斌活躍參與的身影，國家“973”重大基礎研究項目、國家自然科學基金項目、南非國家研究基金合作項目以及上海科委項目等等。機會總是留給有準備的人，優異的科研成績、豐富的科研經歷以及創造性的科研構想讓王斌贏得了進一步發展的機遇。

王斌博士畢業那年，美國國家工程院院士John Newman領銜的研發團隊科學家Dr. Thomas J. Richardson正在我國做交流訪問，他是世界上很早從事電池過充安全性研究的知名專家。他對王斌的工作非常感興趣，因為專業交流得也非常順暢，他當即表示愿意資助王斌繼續從事安全方面的研究。于是，他們一拍即合，王斌順理成章地來到了美國加州大學伯克利分校-勞倫斯伯克利國家實驗室，加盟環境與能源技術部，開拓改善鋰離子電池的過充安全性研究的新空間。

碩果累累的異國時光

美國總統奧巴馬自上臺以來多次強調新能源對美國未來的重要性。2009年9月，奧巴馬政府通過了《清潔能源法案》，清潔能源在美國逐漸出現了蓬勃發展的勢頭。他曾斷言：哪個國家在清潔能源技術中領先，哪個國家就將引領21世紀的全球經濟。盡管深陷金融危機，奧巴馬政府仍然為新能源研究項目大手筆投入了4億美元，清潔能源的變革可以被視為第二次工業革命。

王斌正是在這樣的背景下來到了美國，他所從事的電池安全性研究對電池本身，尤其是高能量密度的電池來說，尤其關鍵。因此，王斌有幸躋身美國能源部2009～2012年“Argonne-Applied Battery Research for Transportation（ABR）Program”重大攻關項目之中，包括后來2012年的“Lawrence-Batteries for Advanced Transportation Technologies Program （BATT）”攻關項目。在項目中，王斌主要致力于開發基于導電聚合物的原位自激活過充保護功能隔膜，他的研究得到了合作者的認可與贊賞，并成功獲得ABR的連續四期增加資金資助。

他的科研能力在美國贏得同行的矚目，從2009年1月開始，他在美國能源部的資助下，開展了“插電式混合電動汽車的過充保護”研究項目。在以導電聚合物為媒介的保護方法中，王斌首次開發了針對高工作電勢電極材料（>4V）的長周期穩定、可逆過充保護的聚合物及其使用方法。相關工作的研究結果大幅超越已報道的結果，不但將聚合物的保護電勢提高到了4.2V，同時還解決了其在電池中的均勻分布問題，使其可以在不同的電流密度下為多種高工作電勢電極材料提供長周期過充保護，最高保護電勢高達4.75V。

同時，王斌也在清潔能源領域取得一席之地。這項工作使在鋰離子電池過充保護領域長時間困擾科研工作者的兩個國際技術難題取得了突破：一是，使用少量的導電介質承載較大的過充電流，而且其過充性能不隨溫度的降低而顯著降低；二是，開發工作電勢大于4V的保護媒介，并解決其在電池中均勻分布問題。這項成果有望大大推進這種新型原位過充保護方法在車用鋰離子電池組、電動自行車用鋰離子電池和各類電子設備電池等領域的應用。

“把安全帶回家”

“我們的鋰離子電池過充保護安全方法是用添加導電聚合物的功能隔膜作為媒介，能克服電子器件的不可逆和高成本，且避免添加劑的兼容和擴散限制，并能夠為鋰離子電池提供原位、實時、自動開關的過充保護。”王斌解釋道，“開發高安全、高能量密度和可彎折等性能的新型鋰離子電池是滿足未來消費電子產品、電動汽車發展的關鍵。”也就是說，研發的新型高安全鋰離子電池在小到我們形影不離的手機、大到勢如破竹發展的電動汽車等產品中都將有一席用武之地。

事實也如此，中國的發展需要綠色安全的能源材料。不可置否，美國擁有世界上最強的大學研究力量、國家實驗室，在美的四年時間里，王斌接觸到了來自比利時、日本、韓國和德國等世界各地的科研工作者和博士后，這讓他從中學到很多。美國濃厚的科研氛圍和寬松的管理模式固然好，但終究留不住這個心懷祖國能源安全的青年科學家。他沒有忘記自己選擇把能源材料作為研究方向的初衷——他要為祖國的發展貢獻自己的一份綿薄之力。為此，他從未停歇前進的步伐；當祖國需要他的時候，他時刻準備踏上歸途。

在國外的幾年，王斌一直關心祖國的科研動向，他可以感受到祖國對科研的重視。2013年，王斌帶著他取得的研究成果回到祖國。心懷感恩之心，帶著“把安全帶回家”的夢想，王斌把根扎在了四川綿陽的中國工程物理研究院。“自己曾經在四川讀過書，對這里有種特殊的感情，所以就還想回到這里，也算是一種回報吧。”

能源材料對于中國工程物理研究院化工材料所來說是一個新的研究方向，基礎相對較弱，但尤為難得和令他由衷感謝的是，幸好有從院所領導，到國家及省市各級相關部門給予的充分幫助和支持。王斌現在的實驗室已經具備了基本的合成測試能力，都是回國后逐漸組建起來的，最初的階段不但沒有相關的實驗設備，也缺乏專業的技術人員，但這一切都沒有難倒這個心有夢想的年輕人，他用腳踏實地的行動來面對一切。目前他的實驗室已經擁有5名固定工作人員，3名具有海外留學經歷，2名博士生，6名碩士生，已承擔和參與的研究項目已有10多項。

在全球經濟深刻變化的背景下，能源行業正處于大調整、大變革時期，中國的清潔能源產業迎來前所未有的發展機遇，一場綠色能源的革命正在悄然醞釀。在歷史悠久、人杰地靈的中國科學城綿陽，王斌正帶領他的團隊為我們開啟一個綠色安全而光明的未來。