关于锂离子电池的研发

零排放、不受限并且享有诱人补贴政策的纯电动汽车看起来完美，但在车友的心中却仍会有芥蒂，而记者听的最多的问题就是，电动汽车安全么？人们可能有这样直观的感受，随着手机使用时间的增长，电池的耐用性却在变弱。针对电池性能研究，中科院宁波材料所新能源技术副研究员沈彩带领团队，致力在现有锂离子电池可用电极材料体系下，提高锂离子电池循环稳定性等性能。

要解决大家关心的问题

目前，沈彩主要进行锂离子电池的基础研究，通过对锂离子电池的表/界面的探究，寻找提高其循环稳定性的方法。

“有时出差忘带充电宝，结果手机半天就没电了。”沈彩解释说，“尤其是手机使用时间越久，待机时间越短。”针对手机电池这个普遍存在的问题，沈彩设想，有没有办法能让手机电池的性能一直保持不变，不会退化。沈彩说：“科研的目的就是要解决大家关心的问题，这也是我研究这个项目的主要动力。”

沈彩向记者解释了目前锂电池存在衰退现象的原因：电池基本是由正极、负极以及电解液组成，电解液中的锂离子游离于正负极之间形成电通路，从而使电池能够充电放电。在充放电的过程中，正、负极上会形成固体电解质界面膜，用以隔离正、负极和电解液。因为正、负极活性较大，如果这层“膜”破裂，极易产生额外的化学反应，进而消耗原有的电解液，最终导致电池“死掉”。如何使电池形成更稳定、不易破损的“保护膜”，是当前沈彩的研究目的之一。

“目前，全世界有不少学者在从事这层”膜“的研究，但一直未攻破技术难关。”沈彩说。而随着智能手机的功能多样化，其所需的电池蓄电能力越来越高。

“不少人在研究电池的材料，提高前期电池的储电量，反而忽略了电池内部反应的基础研究。”他希望从锂电池的表/界面方向进行研究，进一步了解制约全固态锂离子电池实际容量的一些关键问题，进而为新材料的设计和开发提供理论和基础支撑。

“基础研究需要较长时间的储备，需要一个较为完整的科研数据库。”沈彩说，“这个过程可能需要3年甚至5年以上才能出成果。”

科研是一种使命

功夫不负有心人。2015年，沈彩及其研究团队通过利用原位电化学原子力显微镜实时研究了以碳酸乙烯酯（EC）和氟代碳酸乙烯酯（FEC）为基础电解液的SEI膜（固体电解质界面膜）的生长过程，发现这两种电解液所形成的SEI膜在成膜电位、致密性、稳定性和厚度上区别显著。结合XPS光谱分析，他们发现FEC电解液所形成的SEI膜中含有较多的LiF无机盐，由于LiF具有较好的硬度和稳定性，结合其SEI膜的致密性由此解释了FEC电解液成膜稳定性的机理。“这是我们第一次借助显微镜看到这层界面膜的形成，而且能够清楚地解释这个现象，当时我是非常激动的。”沈彩兴奋地说。

该研究结果发表在美国化学学会期刊ACSAppliedMaterials＆Interfaces上。电化学原子力显微镜结合光谱技术，有望成为锂离子电池电解液和添加剂成膜机制的有力表征手段，加快各种电解液和添加剂的优化筛选过程。

目前，沈彩率领团队正在参与国家重点研发计划“新能源汽车专项”的攻关。“只要坚定不移地朝着目标努力前进，把科研当成一种使命，就会油然而生一种荣誉感。”沈彩目光坚定地说，这就是他一直坚持做研究的信念。

宁波很适合生活和工作

沈彩2004年获得中科院上海硅酸研究所工学硕士学位，之后，他先后在英国、美国、德国、丹麦学习、研究，并“升级”至博士后。

“在国外待了那么多年，虽然交了很多外国朋友，生活也挺开心，但始终找不到归属感。”沈彩说，2013年，他从丹麦回到祖国，来到了宁波。

沈彩表示，来宁波是中科院情结使然，在中科院上海硅酸盐研究所的学习经历，让他难以忘怀。

“当时中科院宁波材料所是一所新所，也正好需要我们这方面的人才，而且宁波给我的感觉非常务实、开放，很适合生活和工作。”沈彩说。

两年后，沈彩的爱人跟随他来到了宁波，成为宁波大学的一名老师。他坦言，起初他爱人不同意来，但来了一趟后就改变了想法。“各级领导对我们在工作和生活上的支持和帮助印证了我当初的选择是正确的。”沈彩说，“我们已经在宁波落户，将长期留在这里。”

目前，除了科研外，沈彩还担任研究生导师，带着5名研究生和1名博士后。“回国后一直很忙，经常没有时间娱乐或者运动。”沈彩笑着说，不过，他很享受现在的状态。