日前，化工學(xué)院2020級(jí)博士研究生談川以共同第一作者的身份在《自然·通訊》上發(fā)表題為《鋰離子電池中基于碳基底的碳酸鋰的氧化分解機(jī)制》的論文，這是他繼今年年初在《美國化學(xué)會(huì)志》上發(fā)表科研成果后的又一突破。四年來，談川在科研道路上埋頭苦干、奮勇前進(jìn)，從一名科研“小白”成長(zhǎng)為科研“大神”，通過自己的努力為鋰氧電池的發(fā)展帶來了更多可能。

　　放棄就業(yè)，投身鋰氧電池研究領(lǐng)域

　　鋰氧電池一直是讓科研工作者“愛恨交加”的儲(chǔ)能方式，“愛它”是因?yàn)樗芰棵芏雀撸?ldquo;恨它”是因?yàn)樗诔浞烹娺^程中的復(fù)雜性、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的困難性，需要有牢固的電化學(xué)知識(shí)做儲(chǔ)備才能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

　　2018年，談川剛接觸鋰氧電池課題時(shí)并不是那么順利，在此之前，課題組做這個(gè)方向的人寥寥無幾。雖然，鋰氧電池在儲(chǔ)能體系中具有潛在的應(yīng)用前景，但還有很多問題需要解決。因此，他需要從最基本的電化學(xué)反應(yīng)入手。面對(duì)剛開始的測(cè)試參數(shù)調(diào)試，談川并沒有意識(shí)到某一參數(shù)的細(xì)微變化會(huì)產(chǎn)生不可逆的電化學(xué)反應(yīng)測(cè)試結(jié)果，而這對(duì)后續(xù)的測(cè)試是致命性的，因?yàn)檫@代表著測(cè)試結(jié)果難以重復(fù)。“為什么當(dāng)初會(huì)選擇這么難的課題?”這是課題組的人經(jīng)常問談川的問題。談川總是面帶微笑地說：“做科學(xué)研究不就是迎難而上嘛!”

　　2019年下半年，課題的研究得到了關(guān)鍵性數(shù)據(jù)，他也面臨著申請(qǐng)讀博的機(jī)遇，是準(zhǔn)備碩士畢業(yè)后直接就業(yè)還是繼續(xù)讀博把課題進(jìn)行下去?面對(duì)又一次選擇，談川毅然決定繼續(xù)將手上的課題研究下去。研究過程中，他發(fā)現(xiàn)了鋰氧電池充放電過程中會(huì)生成大量的副產(chǎn)物，這些副產(chǎn)物的生成會(huì)嚴(yán)重阻礙電池的循環(huán)性能。為了提高鋰氧電池的性能，需要弄清楚如何抑制副產(chǎn)物的生成。于是，談川萌生了研究另一個(gè)課題的想法。“做科學(xué)研究，要學(xué)會(huì)在問題中發(fā)現(xiàn)問題。”這是當(dāng)時(shí)團(tuán)隊(duì)中陳宇輝老師經(jīng)常對(duì)他們說的話。正是這句話，讓談川看到兩個(gè)課題研究的關(guān)聯(lián)性。

　　克服困難，終獲一流期刊認(rèn)可

　　談川所在的團(tuán)隊(duì)經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，在追求高容量鋰氧電池的過程中，陰極中的真實(shí)反應(yīng)位點(diǎn)決定了其電池性能和催化劑設(shè)計(jì)。然而，目前真正的反應(yīng)界面還不明確，當(dāng)電極表面被一層放電產(chǎn)物過氧化鋰覆蓋后，后續(xù)反應(yīng)如何進(jìn)行?這個(gè)問題困擾著鋰氧電池的催化劑設(shè)計(jì)。為了探究過氧化鋰的生成界面，他們通過同位素標(biāo)記法首次揭示了薄膜狀過氧化鋰的生成界面，為鋰氧電池的催化劑設(shè)計(jì)提出了新的挑戰(zhàn)和策略。

　　“很幸運(yùn)，審稿人很看好我們這篇投入了大量時(shí)間研究的成果，我們只需要補(bǔ)充一些使文章更完整的數(shù)據(jù)。” 談川回憶道，2021年，這篇文章投出后很快就得到了審稿人的回復(fù)，但編輯只給了他們一周的修改時(shí)間，并且當(dāng)時(shí)用于測(cè)試的儀器TOF-SIMS(飛行時(shí)間二次離子質(zhì)譜儀)又在中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所，時(shí)間緊、壓力大， 那段時(shí)間談川身上仿佛裝了馬達(dá)，每天動(dòng)力強(qiáng)勁地工作著，不斷往返于蘇州與南京兩地，認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，不斷和團(tuán)隊(duì)內(nèi)的老師討論數(shù)據(jù)，摸索改進(jìn)條件。一周后，他們收到了《美國化學(xué)會(huì)志》的錄用通知，他們的文章《鋰氧電池真正的放電反應(yīng)界面》也于2022年1月正式發(fā)表。

　　較之第一篇文章，談川在《自然·通訊》上發(fā)表的這篇文章頗費(fèi)周折。研究團(tuán)隊(duì)通過原位差分電化學(xué)質(zhì)譜-氣相色譜 (DEMS-GC) 聯(lián)用，發(fā)現(xiàn) Li2CO3的分解并不是簡(jiǎn)單的一步反應(yīng)，而是一個(gè)多步驟過程，并且發(fā)現(xiàn)Li2CO3在醚類電解液中的分解主要是一個(gè)電化學(xué)過程，而不是由電解質(zhì)氧化物引起的化學(xué)過程。這一發(fā)現(xiàn)建立了Li2CO3分解途徑的詳細(xì)過程，從而為設(shè)計(jì)用于鋰氧電池的高效陰極催化劑提供了策略。

　　雖然這一發(fā)現(xiàn)極具科研價(jià)值，但審稿人針對(duì)他們的論文還是提出了30多個(gè)問題，足足有十幾頁。談川看到這么多問題，心理上或多或少有些焦慮。“陳宇輝老師一直鼓勵(lì)我，師姐也總是在需要時(shí)給予幫助，是團(tuán)隊(duì)的力量讓我堅(jiān)持了下來。”談川動(dòng)情地說，經(jīng)過認(rèn)真校驗(yàn)、反復(fù)驗(yàn)證、綜合對(duì)比，他們的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展得很順利，很快拿到了理想數(shù)據(jù)。隨后，他們針對(duì)審稿人提出的意見逐一作了回應(yīng)，回應(yīng)報(bào)告頁數(shù)高達(dá)二十多頁，他們的努力也在六個(gè)月后得到了編輯的認(rèn)可。

　　堅(jiān)定信念，在科研實(shí)踐中綻放絢爛之花

　　“2018年9月，進(jìn)入化工學(xué)院攻讀碩士時(shí)，我也是一名科研‘小白’。”對(duì)于廣大投身科研的同學(xué)們而言，如何能夠快速開展實(shí)驗(yàn)，談川也給出了自己的建議。

　　“首先，應(yīng)該大量閱讀文獻(xiàn)，特別是近幾年的。需要精讀本課題組所發(fā)表的相關(guān)論文，這樣才能對(duì)自己課題組有一定的了解。一方面了解師兄師姐所做的內(nèi)容，另一方面了解課題組能夠進(jìn)行哪些方面的測(cè)試，這對(duì)未來選擇尤為重要。其次更重要的是要打好基本功，掌握一定的理論知識(shí)，這些理論知識(shí)能夠讓我們?cè)谝院蟮膶?shí)驗(yàn)中少走很多彎路。”談川說道。

　　2020年，談川開始在化工學(xué)院攻讀博士學(xué)位。一路走來，他已取得豐碩的科研成果，其中以第一作者(含共同)身份已發(fā)表SCI論文3篇，申請(qǐng)國家發(fā)明專利2項(xiàng)，已獲授權(quán)1項(xiàng)。

　　談川始終堅(jiān)信，科學(xué)研究并不是一蹴而就的，它需要長(zhǎng)時(shí)間的沉淀，碰到問題不氣餒，耐得住寂寞，同時(shí)也需要大膽猜測(cè)。他表示會(huì)用泰戈?duì)柕拿?ldquo;盡管走下去，不必逗留著，去采鮮花來保存，因?yàn)樵谶@一路上，花自然會(huì)繼續(xù)開放”來激勵(lì)自己不斷地前進(jìn)。