中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：人們可能有這樣直觀(guān)的感受，隨著手機(jī)使用時(shí)間的增長(zhǎng)，電池的耐用性卻在變?nèi)?。針?duì)電池性能研究，中科院寧波材料所新能源技術(shù)副研究員沈彩帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，致力在現(xiàn)有鋰離子電池可用電極材料體系下，提高鋰離子電池循環(huán)穩(wěn)定性等性能。
要解決大家關(guān)心的問(wèn)題
目前，沈彩主要進(jìn)行鋰離子電池的基礎(chǔ)研究，通過(guò)對(duì)鋰離子電池的表/界面的探究，尋找提高其循環(huán)穩(wěn)定性的方法。
“有時(shí)出差忘帶充電寶，結(jié)果手機(jī)半天就沒(méi)電了。”沈彩解釋說(shuō)，“尤其是手機(jī)使用時(shí)間越久，待機(jī)時(shí)間越短?！贬槍?duì)手機(jī)電池這個(gè)普遍存在的問(wèn)題，沈彩設(shè)想，有沒(méi)有辦法能讓手機(jī)電池的性能一直保持不變，不會(huì)退化。沈彩說(shuō)：“科研的目的就是要解決大家關(guān)心的問(wèn)題，這也是我研究這個(gè)項(xiàng)目的主要?jiǎng)恿?。?
沈彩向記者解釋了目前鋰電池存在衰退現(xiàn)象的原因：電池基本是由正極、負(fù)極以及電解液組成，電解液中的鋰離子游離于正負(fù)極之間形成電通路，從而使電池能夠充電放電。在充放電的過(guò)程中，正、負(fù)極上會(huì)形成固體電解質(zhì)界面膜，用以隔離正、負(fù)極和電解液。因?yàn)檎?、?fù)極活性較大，如果這層“膜”破裂，極易產(chǎn)生額外的化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而消耗原有的電解液，最終導(dǎo)致電池“死掉”。如何使電池形成更穩(wěn)定、不易破損的“保護(hù)膜”，是當(dāng)前沈彩的研究目的之一。
“目前，全世界有不少學(xué)者在從事這層”膜“的研究，但一直未攻破技術(shù)難關(guān)?！鄙虿收f(shuō)。而隨著智能手機(jī)的功能多樣化，其所需的電池蓄電能力越來(lái)越高。
“不少人在研究電池的材料，提高前期電池的儲(chǔ)電量，反而忽略了電池內(nèi)部反應(yīng)的基礎(chǔ)研究。”他希望從鋰電池的表/界面方向進(jìn)行研究，進(jìn)一步了解制約全固態(tài)鋰離子電池實(shí)際容量的一些關(guān)鍵問(wèn)題，進(jìn)而為新材料的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)提供理論和基礎(chǔ)支撐。
“基礎(chǔ)研究需要較長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)備，需要一個(gè)較為完整的科研數(shù)據(jù)庫(kù)?！鄙虿收f(shuō)，“這個(gè)過(guò)程可能需要3年甚至5年以上才能出成果?！?
科研是一種使命
功夫不負(fù)有心人。2015年，沈彩及其研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)利用原位電化學(xué)原子力顯微鏡實(shí)時(shí)研究了以碳酸乙烯酯（EC）和氟代碳酸乙烯酯（FEC）為基礎(chǔ)電解液的SEI膜（固體電解質(zhì)界面膜）的生長(zhǎng)過(guò)程，發(fā)現(xiàn)這兩種電解液所形成的SEI膜在成膜電位、致密性、穩(wěn)定性和厚度上區(qū)別顯著。結(jié)合XPS光譜分析，他們發(fā)現(xiàn)FEC電解液所形成的SEI膜中含有較多的LiF無(wú)機(jī)鹽，由于LiF具有較好的硬度和穩(wěn)定性，結(jié)合其SEI膜的致密性由此解釋了FEC電解液成膜穩(wěn)定性的機(jī)理。“這是我們第一次借助顯微鏡看到這層界面膜的形成，而且能夠清楚地解釋這個(gè)現(xiàn)象，當(dāng)時(shí)我是非常激動(dòng)的?！鄙虿逝d奮地說(shuō)。
該研究結(jié)果發(fā)表在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)期刊ACS Applied Materials ＆ Interfaces上。電化學(xué)原子力顯微鏡結(jié)合光譜技術(shù)，有望成為鋰離子電池電解液和添加劑成膜機(jī)制的有力表征手段，加快各種電解液和添加劑的優(yōu)化篩選過(guò)程。
目前，沈彩率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)正在參與國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“新能源汽車(chē)專(zhuān)項(xiàng)”的攻關(guān)?！爸灰獔?jiān)定不移地朝著目標(biāo)努力前進(jìn)，把科研當(dāng)成一種使命，就會(huì)油然而生一種榮譽(yù)感?！鄙虿誓抗鈭?jiān)定地說(shuō)，這就是他一直堅(jiān)持做研究的信念。
寧波很適合生活和工作
沈彩2004年獲得中科院上海硅酸研究所工學(xué)碩士學(xué)位，之后，他先后在英國(guó)、美國(guó)、德國(guó)、丹麥學(xué)習(xí)、研究，并“升級(jí)”至博士后。
“在國(guó)外待了那么多年，雖然交了很多外國(guó)朋友，生活也挺開(kāi)心，但始終找不到歸屬感。”沈彩說(shuō)，2013年，他從丹麥回到祖國(guó)，來(lái)到了寧波。
沈彩表示，來(lái)寧波是中科院情結(jié)使然，在中科院上海硅酸鹽研究所的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，讓他難以忘懷。
“當(dāng)時(shí)中科院寧波材料所是一所新所，也正好需要我們這方面的人才，而且寧波給我的感覺(jué)非常務(wù)實(shí)、開(kāi)放，很適合生活和工作。”沈彩說(shuō)。
兩年后，沈彩的愛(ài)人跟隨他來(lái)到了寧波，成為寧波大學(xué)的一名老師。他坦言，起初他愛(ài)人不同意來(lái)，但來(lái)了一趟后就改變了想法?！案骷?jí)領(lǐng)導(dǎo)對(duì)我們?cè)诠ぷ骱蜕钌系闹С趾蛶椭∽C了我當(dāng)初的選擇是正確的?！鄙虿收f(shuō)，“我們已經(jīng)在寧波落戶(hù)，將長(zhǎng)期留在這里?！?
目前，除了科研外，沈彩還擔(dān)任研究生導(dǎo)師，帶著5名研究生和1名博士后?！盎貒?guó)后一直很忙，經(jīng)常沒(méi)有時(shí)間娛樂(lè)或者運(yùn)動(dòng)?！鄙虿市χf(shuō)，不過(guò)，他很享受現(xiàn)在的狀態(tài)。
