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WILEY 人物专访-北京工业大学尉海军教授

来源:网络整理 浏览:293次 时间:2021-09-18

               



人物访谈 


WILEY 人物访谈我们对话的是北京工业大学尉海军教授,尉教授长期从事电池先进电池材料与器件的基础与应用研究,为能源行业的发展助力。访谈中,尉教授表示科研为他带来最大改变是学会了系统性思考与全局观意识,使得在工作中能够深入理解和掌握并把一件事情从零开始做大做强。在研究生培养方面,尉教授更加注重学生做事心态和能力的培养,同时也希望自己的学生能够沉下心来啃硬骨头,做原创性、系统性科学研究。

 



尉海军


人物介绍:

尉海军,教授,博士生导师。“国家优秀青年”、“北京市杰青”、“青年北京学者”获得者,曾获北京青年五四奖章,现任北京工业大学先进电池材料与器件研究所所长。长期从事先进电池材料与器件的基础与应用研究,主持和作为骨干承担国家与省部级项目10余项,涉及先进电池关键材料、动力电池系统以及电动车应用等研究领域。近年来在Adv. Mater.、J. Am. Chem. Soc.、Energy Environ. Sci.等国际知名能源化学期刊上发表学术论文100余篇,申请专利40余项,已授权12项。担任国家第六次技术预测能源领域(储能与氢能)责任专家和国家“十四五”重点研发计划储能领域主题专家,兼任IEEE PES储能技术委员会常务理事,国际电化学能源科学院(IAOEES)理事,中国金属学会功能材料分会委员,中国化学学会电化学委员会委员,中国硅酸盐学会固态离子分会委员,J. Mater. Sci. Tech.Rare Metals期刊编委和客座编辑等职。

        


1. 能否请您先简单介绍一下您课题组的科研工作? 

YHJ:锂离子电池在电动汽车、新能源利用和移动设备方面具有重大的应用,但其能量密度仍无法满足日益增长的需求,这主要受制于锂离子电池的关键材料性能提升。正极材料是制约锂离子电池能量密度进一步提升的瓶颈,需进一步开发新型正极材料,并针对有机液体电解质引发的电池安全性问题和锂资源不断消耗所引起的资源短缺问题开展研究。

针对上述问题,十余年来我一直围绕先进电池关键材料与器件开展研究。在锂离子电池用高能富锂锰基层状氧化物(LLOs)正极材料的晶畴解析、演化、反应机制、设计调控与界面优化,高安全性锂离子电池用新型固态电解质设计开发,以及低成本新型电化学储能体系(如Al离子和钠离子电池)关键材料设计制备等方面开展了系统性研究工作。

2. 最初是什么让您投身于电池的研究工作中?作为一名科研工作者和导师,您最大的乐趣和成就感是什么? 

YHJ:2007年博士毕业后,我开始接触电池研究。在此期间,为2008年北京奥运会两辆燃料电池与镍氢电池混合大巴配套了多套镍氢动力电池系统,并组织参与了两辆新能源车在2008年奥运会和2009年北京市为期一年的公交运营,让我看到了先进电池在未来交通、能源、智能设备等领域的巨大发展前景,而电池材料是决定电池性能的关键。因此,我决心投身于先进电池材料的研究工作之中。

作为一名科研工作者,我最大的乐趣是与团队老师或学生就某个科学问题展开不限时深入讨论,在此过程中会有很多思想的碰撞,也会产生很多新的科研思路。我最大的成就感是解决由需求牵引下的基础科学问题,开展系统深入研究并逐步推向应用,实现基础研究与应用研究的结合,推动团队老师和学生成长。

3.  在大力发展绿色能源的当代,可否请您谈谈目前电池发展存在的限制和未来需要突破的地方?

YHJ:目前,电池发展仍存在能量密度不够高,安全性需进一步提升等方面的限制。先进电池材料是需要重点突破的方向,尤其是高比能电池正极材料和高安全电池电解质材料等。近年来,在传统过渡金属氧化物正极材料基于阳离子反应的基础上,通过微区晶体结构的调控引入了阴离子反应,这为实现正极材料能量密度的提升提供了重要途径,是我们关注的焦点之一。

4. 您觉得做科研给您带来最大的改变是什么?  

YHJ:科研给我带来最大改变是让我学会了系统性思考与全局观意识。经过多年的科研工作磨炼,让我深入理解和掌握了把一件事情从零开始做大做强的能力,在项目研究和管理过程中宏观布局和细节把握需随时切换。

5. 对于您发表的著作,您最喜欢的是您哪部分的研究工作? 

 YHJ:我最喜欢的还是在高比能富锂锰基层状氧化物(LLOs)正极材料的结构、演化和机制方面的研究。我们利用高能同步X射线衍射、扫描透射电镜和选区电子衍射等技术对LLOs开展了持续10年的研究,从平均到局域、从晶粒表面到体相开展了系统结构解析工作,揭示了材料的“双晶畴”晶体结构本质。(Angew. Chem. Int. Ed., 2013, 5969;Nano Lett., 2016, 2907)。并进一步从平均与局部结构角度对该类材料的畴结构电化学演化过程以及结构与锂离子输运的构效关系进行了详细的研究,建立了 “双晶畴”4元电化学反应路线图,提出了Li2MnO3晶畴首圈和循环过程的活化机制(J. Am. Chem. Soc., 2018, 15279; Cell Rep. Phys. Sci. 2020, 1, 100061)。在此基础上,率先提出了“晶畴电池材料”概念,并进行了三级结构分类(Acc. Chem. Res., 2020, 368)。近期,我们对LLOs体相全浓度梯度设计调控(Adv. Mater., 2020,2001358)、LLOs晶粒表界面纳米结构复合构筑(Adv. Mater., 2020,1906070)以及LLOs晶粒表面“钢筋混凝土”型高强度CEI膜原位构筑(Adv. Funct. Mater., 2020,in revision)等方面开展了大量的研究,从体相结构调控到表界面非原位和原位CEI构筑不断改善制约该材料应用的放电过程电压降问题,由开始的3mV/cycle不断降低到0.5mV/cycle。

6. 可否请您分享一些科研生涯中对您产生重要影响的人和事? 

YHJ:在我成长过程中对我产生重要影响的人和事很多,硕博士期间东北大学姚广春教授的开朗性格、对待工作和生活积极乐观的态度;博后期间日本AIST周豪慎教授开阔的视眼、严谨认真的科研态度都对我的科研生涯产生了重要的影响。在工作期间有太多的老师和前辈对我关心和引导,对我建立大局和服务意识起到了很大帮助,因此我参与了一些国家与地方科技项目规划方面的工作,虽然在这些方面花了很多时间,但对我理解和开展科研工作有很大的帮助。

7. 作为导师,您更注重于培养学生哪些方面的能力?您是如何指导学生的科研工作?

YHJ:作为导师,我更注重学生做事心态和能力的培养。我常对他们说:在科技领域我们还存在很多的短板和瓶颈,这些卡脖子的关键问题是投机取巧所不能解决的,必须踏踏实实、点点滴滴地加以解决,每个人在这个社会上把一个小问题解决好了,整个社会系统才会有更大进步。我们课题组在富锂正极材料上坚持十年系统性研究,就是看准了它能够解决锂离子电池能量密度低这一问题的可行方案,因而从不因为其困难而止步。希望我的学生也能具备这样的认知,沉下心来啃硬骨头,做原创性、系统性科学研究。

8. 工作之余您有什么兴趣爱好?可否请您谈谈兴趣爱好对科研的重要性。

YHJ:工作之余,我喜欢约朋友或者学生开展一些体育运动,比如打羽毛球、乒乓球,也喜欢在冬季滑冰,这得益于在东北读书时的体育必修课。这些体育运动不但是放松高度紧张精神的有效方法,而且能有效提高身体素质,也是彼此之间思想交流的良好途径。


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