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名人访谈 | 九个问题带你走进李宝华教授——谈谈科研成果聊聊学术生活

已有 1599 次阅读 2019-5-23 15:09 |个人分类:科研手记|系统分类:人物纪事

本期访谈嘉宾为清华大学深圳研究生院李宝华教授


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李宝华,清华大学深圳研究生院教授,博士生导师,能源与环境学部主任。现任国家工信部工业节能与绿色评价中心主任,炭功能材料国家地方联合工程实验室副主任,973项目专家组成员,广东省电动汽车标准化技术委副主任,广东省先进电池与材料工程技术研究中心主任,材料与器件检测中心(CNAS认可实验室,CSA授权)主任,中国材料与试验团体标准委员会电池及其相关材料领域委员会(CSTM/FC59)主任委员,Wiley旗下Energy & Environmental Materials 期刊副主编。


在高效能量存储与转换器件及新能源汽车领域有近20年研究工作经验,主持包括国家重大科学研究计划(973)项目子课题、国家自然科学基金重点项目子课题、省重点研发计划、地市级专项以及企业合作等30余项科研项目。2010年“汽车用动力型锂离子电池系统的开发和产业化”获广东省科学技术二等奖,2014年“石墨烯基碳纳米材料宏量制备、界面组装和应用”获天津市自然科学一等奖,2015年入选广东省“特支计划”科技创新领军人才,2016年获“清华大学年度教学优秀奖”,2017年“高性能锂离子电池用石墨和石墨烯材料”获国家技术发明二等奖(第三完成人)。


迄今已发表论文240余篇,其中16篇ESI高被引用论文(TOP 1%),SCI引用8000余次,H因子52。申请中国发明专利136项,已授权73项、PCT 专利12项、获得授权美国专利1 项、日本专利1 项。实现了30项专利技术成果转移及应用,包括锌离子电池技术转让和产业化,汽车用动力型锂离子电池的开发和产业化,纳米结构磷酸铁锂材料的技术转让和产业化,高性能锂离子电池用石墨和石墨烯材料的应用等。谈谈科研成果



能否请您先简单介绍一下您课题组的科研工作?


李宝华: 我们课题组研究工作聚焦于碳基电化学储能材料与器件的开发主要包括先进碳基/非碳电极材料,固态/准固态电解质的设计以及系列碳基电化学储能器件的组装、储能机理和原位表征方法的研究。经过近二十年在电化学储能材料与器件领域的研究,解决了电化学储能技术中的一系列核心瓶颈问题,实现了高密度能量储存结构、高效率能量输运网络、高稳定性组分和高效界面在电化学储能材料中的统一,推动了高性能锂离子电池产业化。与ATL、CATL、BYD、BTR、欣旺达、翔丰华等新能源领域的龙头企业建立了“产学研”合作关系,迄今实现了30项专利技术成果转化和应用,以及科技成果从理论研究到产业化应用的跨越。



对于您研究的储能器件,您能介绍一下目前您课题组的前沿进展吗?您对于该方向有何展望?


李宝华目前我们课题组在储能器件方面的最新研究主要包括以下方面:


(1)室温钠硫电池领域:室温钠硫电池存在钠多硫化物穿梭效应、钠枝晶生长及多硫化物转化的动力学差等瓶颈问题,我们开发了具有高离子电导率和高电化学稳定性的室温钠硫电池用复合电解液(Nat.Commun., 2018, 9:3870)以及具有高电导率和星状网络结构的凝胶电解质(Angew.Chem.Int.Edit., 2018,57: 10168),显著提升了室温钠硫电池的容量和循环稳定性。


(2)锂硫电池领域:锂硫电池的实际应用受到了多硫化物的穿梭效应和自放电等瓶颈问题的严重制约。针对以上问题,我们提出了利用异质结催化转化多硫化锂的设计思想,发展了 TiO2-TiN 多硫化物捕获-扩散-转化复合隔离层材料,结合理论计算和实验分析发现多硫化物被TiO2捕获后通过光滑的TiO2/TiN 界面快速扩散到TiN并被催化转化成不溶产物Li2S,从而达成了协同抑制多硫化物穿梭效应的显著效果(Energy Environ. Sci., 2017, 10:1694;Nano Energy, 2017, 39: 291)。


(3)锂金属电池领域:针对锂金属电池负极枝晶生长以及副反应严重的问题,我们在国际上率先提出具有致密三维交联结构的凝胶共聚物电解质,能够从分子尺度有效抑制锂枝晶生长,显著提升锂/磷酸铁锂电池的循环、倍率及安全性能(Adv.Mater., 2017, 29: 1604460)。针对新型锂碘电池的低循环稳定性,我们将硝酸钠分散于凝胶聚合物电解质中,抑制了碘中间产物的溶解扩散并稳定了锂金属负极(ACS Cent. Sci., 2019)。


(4)锂离子电池和超级电容器领域:发展了蒽醌-2-磺酸钠(AQS)/rGO复合超电新材料,首次发现AQS与石墨烯之间形成的空间电荷层可以极大促进二者之间的电子转移和AQS比容量的发挥 (Adv.Energy Mater., 2018, 8:1802088);开发了一种致密型ZnCo2O4 (ZCO)微纳米球基体/Co-B纳米薄片(ZCO/Co-B)复合材料。作为锂电负极材料,ZCO/Co-B表现出高质量/体积/面积比容量以及优异的循环和倍率性能(Adv.Energy Mater., 2019, 1803612)。



您近期在Advanced Materials 发表一篇关于“锂电池原位表征的五个关键技术”的研究综述,您认为这些表征技术存在什么局限性?对此,您认为应该如何更恰当运用这些技术?


李宝华: 对于这五项常用的原位表征技术,每项技术存在自身的局限性,这些局限性主要来自原位装置与表征技术和电池实际运行状态之间的契合。如X射线可以提供高时间精度的结构表征信息,但是软X射线的原位装置设计受到高真空环境的限制;对于中子而言,主要是测试时需要的样品量较大,电解液中氢含量会弱化测试信号,导电炭黑和粘结剂使得衍射峰宽化等问题;电子技术,如TEM可以提供较高的空间分辨率和时间分辨率,但是所用的原位装置与实际电池相差较大,且存在电子束的辐照损伤等问题;对于原位拉曼,分析的物质局限于有拉曼活性的物质;对于AFM,是一个表面分析装置,故其应用也被局限在表面性质的表征。


针对这些局限性,发展一些无损的并且是在电池组装和运行阶段进行实时在线观测的原位表征技术尤为重要。另外,将各种原位技术结合提供不同尺度的多元化信息,也是原位表征的一个重要的方向。


阅读文章:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201806620 



您的团队在专利布局和产业化方面有哪些进展?


李宝华: 我们团队主要围绕电化学储能材料与器件领域做专利布局,形成了从材料制备、器件组装、产业化应用到再回收利用的封闭产业链和创新链,共申请发明专利136项,已授权73项、PCT 专利12项、获得授权美国专利1 项、日本专利1 项,初步建立了相关核心技术的专利池,并顺利实现了30项专利技术成果转移及应用,包括锌离子电池技术转让和产业化,汽车用动力型锂离子电池的开发和产业化,纳米结构磷酸铁锂材料的技术转让和产业化,高性能锂离子电池用石墨和石墨烯材料的应用等。



聊聊学术生活


您认为一个好的研究成果的诞生取决于哪些因素?这其中,您最看重哪一条?


李宝华我认为一个好的研究成果的诞生取决于多个因素,其中,原创性的科研思路和想法是核心和重中之重,做科研一定要在原创性上下功夫,别人的东西再好也不能去模仿;其次良好的科研条件和平台是科研思路和想法顺利实施的基石;此外,我经常教育学生科研没有捷径,只有坚持不懈的努力才是科研成功的保障。



您从事科研工作最大的动力来源是什么,如何保持“7117”的工作节奏?您的座右铭是什么?您在选择研究生时更看重哪方面的素质?


李宝华作为一名大学老师,最大的动力源是培养符合社会需求的优秀人才,尤其希望培养更多比自己更优秀的人才,因此教书育人是工作的核心,并通过高水平科学研究来实现优秀人才的培养。之所以会有“7117”的工作情况,主要还是步入社会工作之初,尤其感觉自己作为一名教育工作者,肩负着为祖国培养高素质人才的重任,而自己的知识能力和创新能力有待大幅度的快速提升,有一种时不待我的感觉。即使现今,社会发展太快仍然需要持续提升自己的能力,“7117”也就慢慢变成了一种快乐的工作习惯。没有啥座右铭,有时候感觉工作上要像儒家一样严格要求,事业上像道家一样顺其自然,日常生活中像佛家一样知足常乐。

在研究生选择方面,更注重同学们要有一种踏实的工作态度,我经常开玩笑说要“当一天和尚撞一天钟”,主要还是希望同学们能够脚踏实地和专注,别好高骛远,因为科研的道路上没有捷径,只有踏实认真的工作才是通向成功的唯一道路。否则就是“夜里千条路,天亮卖豆腐”。



您对年轻的科研工作者有什么建议?


李宝华: 我希望青年科技工作者,做科研既要做原创,当然如果能够兼顾到未来可产业化应用最好。如果有机会的话能尽量在企业学习和工作一段时间,实地了解产业发展需求,并据此开展原创性研究,这样做出来的工作才更有意义。做科研同时也需要“吃得苦、耐得烦”,我本人就曾经扎根企业工作学习两年多,十五年来主要是搭建和逐步完善产学研合作平台,最初的七八年也没有发表特别突出的科研成果,自己在科研方面更喜欢“结硬寨,打呆仗”。



从编辑和作者的双重角度,对于撰写英文学术论文方面,您对在读的研究生有什么建议呢?


李宝华: 我希望在读的研究生能葆有对科研的敬畏之心,立足学术和产业问题,首先提出原创性的思路和想法,并据此开展研究。当取得一定成果后,再认真组织语言,把学术思路和科研成果更好的展示出来。在论文写作方面,平时要注意多阅读和多积累语言和词汇,这样才不会在组织语言的时候捉襟见肘



除了发表很多高质量的论文,您还担任期刊Energy & Environmental Materials的副主编。能否谈谈您作为主要创刊编委之一,对EEM的期望?


李宝华: Energy & Environmental Materials(EEM)作为Wiley旗下的新期刊,由郑州大学主办,旨在收集和发表能量收集、转换、存储、传输及清洁环境等相关热点研究中的高质量学术论文,一经推出便在能源和环境材料领域引起了强烈关注。作为优秀的国产期刊之一,EEM期刊的创立符合当前能源和环境领域的发展趋势,且具有鲜明的特色。我有幸担任了EEM期刊的副主编,希望EEM期刊能成为能源和环境方面具有巨大国际影响力的期刊,收录和发表更多原创性研究论文。非常感谢大家的投稿和关注!



关于Advanced Materials


Advanced Materials has been bringing you the latest progress in materials science every week for over 30 years. Read carefully selected, top-quality Reviews, Progress Reports, Communications, and Research News at the cutting edge of the chemistry and physics of functional materials. Advanced Materials topped its previous spectacular performance with a new Impact Factor of 21.95, an increase of 10% on the 2016 value. One key to the success of Advanced Materials is its pronounced interdisciplinarity.


投稿网址:

https://www.editorialmanager.com/advmat/default.aspx 


关于EEM


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截至目前Energy & Environmental Materials 已经出版五期期刊,主要报道先进能源材料相关的最新高水平科研成果,在 Wiley Online Library 上可免费获取全文,目前免收版面费。


联系EEM

E-mail: eem@zzu.edu.cn

Web: 

http://onlinelibrary.wiley.com/ journal/10.1002/(ISSN)2575-0356 

Please submit to:

https://mc.manuscriptcentral.com/eem 

Tel: 86-371-67783310




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1 崔锦华

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