——记海南大学材料科学与工程学院高聘研究员吴英强 

杨 洁  王慧娟　　

　　锂离子电池作为一种高效、轻量且环保的电池技术，在现代社会有着广泛的应用领域，极大改变了我们的生活方式和工业生产方式。从智能手机、笔记本电脑、便携式电子设备的普及到电动汽车的兴起，几乎都采用了锂离子电池作为动力来源。近年来，尽管锂离子电池的性能和安全性得到了显著提升，但在面对人们紧凑和多样化的生活与生产需求上仍有很大的提升空间，而这些需依赖科技研究人员的持续攻关。

　　在海南大学（以下简称“海大”）材料科学与工程学院，有这样一位研究锂离子电池技术的科研人——吴英强，他以其独特的科研创新思维和卓越的教育理念，深耕于高性能锂离子电池关键材料研究十余年，针对电极材料合成与应用、电解液及电极界面的电化学过程等的关键科学技术问题开展深入研究，对锂离子电池有独到的理解。

　　在与笔者分享他的科研经验时，吴英强说：“我的研究经历不管是成功的还是失败的，或许会对即将进入这个领域的科研人提供一些有意义的借鉴。”走进吴英强的科研生涯，也就走近了一批如他一样奋战在科研一线的人，也就读懂了我国在锂离子电池领域能走在世界前列的原因。

坚持初心，开启科研兴趣大门

　　说到研究，一切的开始可能要从大多数海南学子内心的一个执念——“走出海南岛”——讲起。吴英强的本科就读于海南师范大学应用化学专业。他说，高考的“不幸”和内心的不服，促使他在大学4年只有一个信念，那就是考研考出去。因此，他大学4年刻苦学习化学专业知识，最后达到能辅导“研友”的专业课程度。这种信念深深影响了他的同学，以至于当年同班同学过半人数顺利考上了全国重点大学的研究生，而他本人也考上了中国科学院长春应用化学研究所（下简称“长春应化所”）。大学毕业时，有大学同窗评价说，吴英强是一个非常“纯粹”的人。事实上，这种纯粹也延续到他的研究生阶段及后续的研究工作。

　　吴英强在长春应化所学习的是物理化学专业，师从赵凤玉研究员。然而，物理化学并不是他一开始就规划好的专业，他心仪的专业是有机化学。但最后的结果是，他进入了一个做催化（物理化学的重要分支）的课题组，从事无机化学（锂离子电池材料）方面的研究。不能说这是一种“不幸”，但相比于做导师主要研究方向的课题来说确实更困难一些。“然而赵老师很支持我，给了我足够的时间去自由探索和思考。这是我的幸运，非常感谢赵老师。”他说，这种机缘巧合多方面积累的知识，对于全面思考研究工作非常有帮助，因此从某种意义上讲“这是另一种幸运”。

　　于是，在一个研究催化的课题组里，吴英强成为第一个“吃螃蟹的人”，研究起了锂离子电池。但做什么、怎么做，他和导师都一头雾水。在导师的帮助和鼓励下，吴英强认真学习电化学和锂离子电池的工作原理，了解电池材料的电化学特性及合成方法，搭建实验装置，做实验，分析数据，然后不断改进。正是因为这样一个过程，吴英强对电池研究课题产生了浓厚兴趣，同时自己的动手能力也得到极大提高。“动手能力是实验科学非常重要的科研品质。”吴英强说，他绝大多数的新想法都是在实验过程中发现的。“当开始动手做实验，仔细观察实验现象，你的科研就开始了。哪怕做成一堆烂泥，只要从中吸取教训，不怕失败，不断总结经验，修改实验方案，你必将成功。”

　　然而，很多研究生并没有意识到这一点，过于相信文献。“现在海量的文献从某种程度上讲限制了学生的创新能力，他们很容易在文献中迷失。”吴英强苦笑说。因此，他要不断地跟学生强调，文献只是告诉你“它已经做了什么，而不是还可以这么做”。因此，读文献最重要的是弄清楚做研究的基本逻辑：“这项工作的意义和目的是什么，它要解决什么问题，提出了什么样的解决方案；这一方案的结果如何，具有什么创新性，与自己的研究工作有什么关联，有什么启发。”把这些问题弄清楚，不断在实践中训练这种逻辑，产生新想法就自然而然了。“以前没有人教给我这些知识，要靠自己不断思考和总结。现在要将这些好的经验和思考问题的方法传递给学生。”吴英强说，“然而，有时候学生并不理解，导致这事做起来并不容易。”但吴英强坚信，做研究、带学生的“初心”和责任，就是要教会他们如何发现问题并解决问题，培养科研兴趣，提高科研鉴赏能力。也因此，在自己认定的教学路上，吴英强始终耐心和坚定。

迎难而上，结出累累科技硕果

　　从2014年吴英强博士毕业至今的10年间，他有6段分别在企业（江苏华东锂电技术研究院有限公司、宁德时代科技股份有限公司）、国外从事博士后研究（沙特阿卜杜拉国王科技大学）、科研院所（长春应化所）和高校（清华大学、海南大学）的工作经验，可谓经历丰富。但是，他说这会给人一种“不靠谱”的印象。这是一个特意的规划还是有特殊原因？吴英强回答说，这并不是提前做好规划的，有很多无法预料的因素，其中没有前辈引导是一个重要原因，也有自己性格和家庭的因素。“我在职业规划上总体上是跟着感觉走的，导致错过了很多在关键时间节点该做的事。”这些规划对进入高校的科研人来说尤其要引起注意。

　　这些丰富的工作经历并非一无是处。研究生阶段主要做材料研究，视野和思维非常窄。而在企业工作，能接触到更多实际应用的电池体系研究。解决这些问题需要比研究生阶段具有更高阶的思考方式，那就是如何从电池的层面来思考材料的研究。十几年前，研究生主要组装纽扣电池，测试一些简单的性能，但实际电池需要什么样的材料并不清楚，很容易闭门造车。殊不知，文献中认为某种材料特性的所谓优势，在实际电池中可能是一种“灾难”。比如追求纳米化提高比表面积，被认为可以提高反应动力学，提高电化学性能。于是，大家发表了大量的相关文章，造就了一种繁荣的错觉。然而，绝大多数这种“高性能”材料几乎无法应用于电池，因为这些材料不仅难以加工，界面电化学副反应也会非常多。

　　“然而，追求热点研究始终贯穿整个科研领域。”吴英强说。追和不追都是很艰难的决定。一方面，不追热点可能就发表不了“好文章”，发不了文章就申请不到项目，这时候生存就成了问题；另一方面，追热点确实能发表很多文章，但有时会觉得什么问题都没解决。“很多研究，在文章发表的那一刻就完成了它的使命。”吴英强开玩笑说。因此，如何选题做研究，真的是一件很难的事情。

　　吴英强有自己的思考。他说一个好的研究课题要满足3个必不可少的条件：第一，要有明确的意义和前景；第二，要有能力去研究，包括智力和体力；第三，要有基本的研究条件，包括设备、环境、人力资源等方面。否则，一个课题再好，跟自己也没有关系。“把自己力所能及的事做好，慢慢积累总有收获的那一天。”

　　目前，吴英强的研究方向主要有两个：单晶高镍三元正极材料的合成与应用和极端环境下的电解液研究。对于单晶高镍正极材料，吴英强说，他目前主要集中在合成设计上，努力实现可控的合成方法学、单分散的晶体分布、晶粒尺寸可控、晶体或表面结构缺陷少的研究目标。他认为这是未来高比能锂离子电池（如固态电池）用正极材料重点要解决的问题。“固态电池是未来更高能量密度、更安全的电池体系，是全球电池技术研究必争的技术高地。我们结合自己的技术和知识专长，聚焦的关键问题是固态电池需要什么样的正极，并努力去实现。”吴英强说，电极材料的体积变化是固/固界面最大的挑战之一，而高镍三元正极恰好在循环过程中会经历较大的体积变化。这时晶体的尺寸效应就会非常重要，但相关关键科学问题并没有完全研究清楚。合成技术是研究这些问题的基础，我们还需要做很多工作。“但总会有专家质疑我们的工作没有创新性，非常无奈。”吴英强说，“保持沉默，脚踏实地地去研究，我们要把问题讲得更清楚才行。”

　　对于电解液研究，吴英强也有自己的思考。“目前溶剂化结构是非常热的话题，到了几乎逢电解液必谈溶剂化结构的状态。”他说，“但是，溶剂化结构真的那么有效吗？它影响界面电化学行为的边界在哪儿？溶剂化与固体界面电解质膜（SEI膜）的关系是什么？对于去溶剂化，本身的溶剂化结构还是SEI膜的组成结构的影响更关键？溶剂化结构会成为类似石墨烯在氧化物负极材料中的作用那样的现象吗？”吴英强连续提出了好几个问题，从采访者的角度，这些专业问题是难以理解的，但能强烈感受到他是一位独立思考、严谨且不从众的科研人。

　　“还有另外一个研究热点是氟化溶剂，”吴英强说，“从报道来看，这些溶剂对提高电池性能确实效果不错。但存在价格昂贵的问题，并且可能存在环境风险。”这有什么问题呢？吴英强打了个比方：假设使用这种溶剂使电池性能提升了50%，但价格翻了一倍，企业可能会选择不要那50%的提升，因为目前的电池也并非不可用。相比之下，如果能在常规电解液体系的条件下提升10%的性能，情况可能会完全不一样。“因此，我们的思考是，如何在不大幅度提升成本的情况下，深入研究电解液及界面电化学过程，达到改善电化学性能的目的。这非常难，但我们仍坚持去做，即使会被怀疑没有创新性。”吴英强说。

　　在吴英强身上，可以看到一个很重要的科研品质，那就是迎难而上。这一过程中的艰辛与困苦，恐怕只有他自己知道，但他从来不抱怨，只是将更多的时间、更多的精力投入研究中。至今，他在《美国化学会能源快报》（ACS Energy Letters）、《先进能源材料》（Advanced Energy Materials）、《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）等国际知名期刊上发表研究论文40余篇，在学术界产生了一定的影响。在研究项目方面，他主持了国家自然科学基金面上项目“3R/2H两相共存的石墨与碳酸丙烯酯（PC）基电解液电化学兼容的机理及应用研究”，针对提高锂离子电池的低温电化学性能开展了探索；另外还承担了企业的技术服务项目“单晶高镍三元材料的开发”。“这些研究经费对我们普通的科研人员来说极为重要。有了这些支持，我可以踏实做一点自己想做的研究了，另外也非常感谢海大提供的平台和机会。”吴英强说。

整装待发，坚持做最好的研究

　　很多人会问起吴英强为什么选择海大，他总是回答说：“大家印象中海南的高等教育基础比较薄弱，这是个事实，但自2018年骆清铭院士任校长以来，海大实现了跨越式发展，各项指标的发展速度在全国高校排名前列。因此，我非常荣幸与海大共同成长。”

　　此外，学校也为吴英强和团队提供了非常优秀的研究平台。他说，在邓意达院长的带领下，团队在电解制氢、空气电池、锂离子电池和腐蚀防护4个方向上拥有十余名毕业于国内外名校的老师，有非常好的研究基础。在仪器设备上，团队拥有X射线吸收光谱仪、拉曼光谱、电子顺磁共振谱仪、红外光谱、紫外光谱、质谱、气相色谱等先进的原位/非原位电化学表征手段，可支持深入研究电极界面的电化学过程。“欢迎优秀的青年俊才加入我们。”吴英强说。

　　在学生培养方面，吴英强秉持“因材施教、全面发展”的教育理念，致力于培养具有创新精神和实践能力的优秀人才。他积极招收化学、材料科学与工程等学科背景的学生，为他们提供良好的科研环境。他鼓励本科生到课题组学习，为他们提供更多的实践机会和科研资源。在课题组，吴英强为学生营造浓厚的学术氛围、和谐的科研环境。他定期组织学术讨论会和实验技能培训活动，鼓励学生分享研究成果和实验心得。他注重培养学生动手和解决问题的能力，经常亲自指导学生进行实验操作和数据分析，解答学生在科研过程中遇到的问题。