你的手機(jī)能用多久,電動汽車能跑多遠(yuǎn),電動飛機(jī)能飛多快,往往取決于電池有多耐用。
電池的循環(huán)使用壽命、能量密度、功率密度、安全性能,又與它的負(fù)極材料息息相關(guān)。而這,就是林寧深耕了十年的領(lǐng)域。
林寧(左)和實驗室青年科研工作者在探討中
在寧波甬江實驗室新型二次電池負(fù)極材料研究組的實驗室里,小到大拇指指甲蓋大小,大到接力棒粗細(xì)的電池,就如同等待檢閱的士兵一般,整齊排列在充放電測試儀上。
只有在這里通過一系列測試,被判定合格的新型二次電池負(fù)極材料,才會被量化產(chǎn)出,投放進(jìn)入市場,最終被應(yīng)用在電車、家電等諸多領(lǐng)域。
于化學(xué)元素反應(yīng)中尋找火花和靈感,林寧和他的研究組在無數(shù)次失敗中找到最優(yōu)答案,突破二次電池關(guān)鍵技術(shù)壁壘,開拓電池材料端的解決方案。
黑色的實驗服和彩色的實驗室
一副黑框眼鏡,一頭茂盛的黑發(fā),淺藍(lán)色的襯衫外套著一件印有“y lab”的連帽衛(wèi)衣,記者見到90后的林寧時,他隨和得像個大學(xué)學(xué)長,“這外套是實驗室的‘室服’,挺好,我特意要了兩件,換著穿?!?/p>
林寧
“氫氦鋰鈹硼,碳氮氧氟氖……”高中時期的元素周期表對每一個理科生都不陌生,但理論的化學(xué)反應(yīng)究竟怎樣應(yīng)用到日常生活中?
林寧給出了答案。在他辦公室一角,放著不同尺寸的二次電池,林寧笑稱閉著眼睛,自己都能摸出不同尺寸的電池應(yīng)用到何處。
在甬江實驗室,新型二次電池負(fù)極材料研究組有三個實驗區(qū),分別進(jìn)行基礎(chǔ)化學(xué)合成實驗、電池負(fù)極材料放大工藝驗證、電池制作與測試等工作。林寧每天到實驗室做的第一件和最后一件事,就是依次去三個實驗區(qū)走走看看。這讓他感到心安。
因為長期與硅基、碳基材料打交道,基礎(chǔ)化學(xué)實驗室看起來“黑糊糊”的:被碳元素染黑的白大褂、橡膠手套,沾染了些許黑色的量杯、黑色的清洗池。
黑漆漆的實驗服
彩色的儀器
但在一片黑色中,林寧自己創(chuàng)造了色彩:他用噴繪在化學(xué)儀器金屬外殼上噴上了笑臉、太陽、彩虹……“做實驗是件開心的事,我不希望大家在這里是愁眉苦臉的?!绷謱帋ьI(lǐng)的研究組有12人,且都是外地人,為了讓大伙兒更好地融入實驗室工作和生活,林寧每周日常帶組員一起去運(yùn)動和聚餐,積極交流,增進(jìn)感情。但如果組員在實驗上犯重復(fù)錯誤,哪怕面對女生,他也“不留情面”。不過,他卻包容甚至鼓勵研發(fā)人員在探索創(chuàng)新過程中犯“錯誤”。
如果說基礎(chǔ)實驗室是黑色的,那負(fù)責(zé)電池檢驗的實驗室就是彩色的。近四百個大小不一、負(fù)極材料組成不同的電池被固定在充放電檢測儀上,猶如軍訓(xùn)時等待教官檢閱的學(xué)生一般。
充放電測試儀上的電池
這些電池展示了新材料豐富多彩的應(yīng)用,也有著各式各樣的檢測要求:超高能量密度電芯比現(xiàn)有電芯體系高30%;超高功率密度電芯6分鐘就能充滿電;有低溫極端條件應(yīng)用的電池,可零下10度充電、零下20度放電;高安全性電芯匹配未來載人電動飛機(jī),所以絕對不能起火。
“不同的負(fù)極材料應(yīng)用到電池后,我們對它們的循環(huán)壽命、能量密度進(jìn)行檢測,只有在這里達(dá)標(biāo)了,才是‘正式畢業(yè)’。”林寧介紹道,每個儀器頂端都有信號燈,連接著電腦屏幕,用紅黃綠的方式說明檢測過程是否順利。
在充放電過程中,電池會發(fā)燙甚至過熱,所以為安全起見,每一個電池上都附有一個小小的溫度計,一旦超過80℃,儀器便會自動斷電,“這種大小的電池,電車上要用幾千個,所以必須在這里做好所有的極端情況模擬,才能將實際應(yīng)用中的危險系數(shù)降到最低?!?/p>
一個帶著幾百本書來甬的科研人
走進(jìn)科學(xué)殿堂,林寧直言需要點緣分。大學(xué)本科時期,他讀的是多學(xué)科融合的茶學(xué)專業(yè),但寒暑假林寧卻總喜歡泡在生化實驗室。隨后,他考入中國科技大學(xué)無機(jī)化學(xué)專業(yè)攻讀研究生及博士學(xué)位,成為中國科學(xué)院院士、著名無機(jī)化學(xué)家錢逸泰的學(xué)生。
“冒險是科學(xué)的靈魂,嚴(yán)謹(jǐn)是科學(xué)的生命?!痹趯?dǎo)師所有教誨中,這是影響林寧最深的話語之一。如今他把這句話打印出來,掛在實驗室的墻上。每日抬頭見導(dǎo)師的教誨,低頭繼續(xù)著化學(xué)實驗。
采訪過程中,林寧數(shù)次停下來打開身后的書柜翻找起來,“稍等,我找本書給你看看?!?/p>
2021年,瞄準(zhǔn)新材料開展前沿科學(xué)研究的甬江實驗室正式揭牌。2023年,林寧來到甬江實驗室,幾百本書是他隨身攜帶最龐大的家產(chǎn),有國內(nèi)外佳作名篇,有經(jīng)典英文原著,但更多的則是無機(jī)化學(xué)和二次電池領(lǐng)域的專業(yè)書籍。如今,書柜里僅存放了部分,還有好幾箱未拆封的躺在實驗室倉庫里。隨手翻看一本著作,處處可見林寧寫下的注釋,他也會把一些經(jīng)典書籍推薦給學(xué)生和組員。
林寧書柜中一小部分藏書
看書,是林寧從事科研工作到現(xiàn)在一直保有的習(xí)慣。他笑稱,無機(jī)化學(xué)反應(yīng)就像種花,你可以研習(xí)前輩的思路嫁接、發(fā)散,但最重要的是探索出自己原創(chuàng)的化學(xué)反應(yīng)式:“我剛讀研究生時與化學(xué)元素打交道、做課題,導(dǎo)師給的參考材料就是兩篇1997年和1999年的文獻(xiàn),只能反反復(fù)復(fù)閱讀,不斷查閱新的資料,思考可行的實驗方案?!?/p>
在實驗室的林寧
也是在書中汲取知識后,林寧又用無數(shù)次實驗,開始了與新型二次電池負(fù)極材料的無數(shù)次過招:他探索出鋰離子電池硅基負(fù)極材料的簡單高效制備方式,設(shè)計建設(shè)了千噸級硅基負(fù)極材料生產(chǎn)線,并正式投產(chǎn);通過電極材料的可控制備、電化學(xué)反應(yīng)機(jī)制解析,一次次突破二次電池的循環(huán)壽命、能量密度等瓶頸,為實際應(yīng)用場景提供電池材料端的系統(tǒng)性解決方案。
為愛奔“甬”,他希望中國材料被世界看見
跟隨林寧的一天,潮新聞記者與林寧吃了兩頓飯,都在甬江實驗室的星空食堂,而且都是面食?!傲掷蠋?,今天面要寬的還是細(xì)的?”祖籍河南的林寧是面檔的???,檔口師傅一見林寧就熱情招呼。
在河南長大,在安徽讀書,為何最后選擇扎根寧波從事科研工作?
林寧選擇甬江實驗室的原因之一,是因為愛人。大學(xué)時相知相戀的太太就是寧波人,孩子上小學(xué)后,為解決兩地分居的情況,他為愛奔甬。
林寧和新型二次電池負(fù)極材料研究組
“師兄和師嫂之前兩地時就不怎么能見面,如今在同一個城市了,他還時常三過家門而不入?!毙滦投坞姵刎?fù)極材料研究組里最早的組員之一,同時也是林寧師出同門的師弟錢勇告訴記者,即便回家車程只需半小時,但每周林寧總有三四天在實驗室過夜,“來得最早,走得最晚?!?/p>
雖然為愛奔甬,但更吸引林寧的是寧波在新材料領(lǐng)域的發(fā)展前景及科研潛力。2023年,甬江實驗室在全球廣納賢才,目前,科研人員達(dá)430名,按照“前沿+需求”雙輪驅(qū)動組建的16支研究團(tuán)隊已取得了一批高水平成果。
寧波目前規(guī)上企業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值接近4000億元,擁有20多家國家級制造業(yè)單項冠軍企業(yè)和40多家國家級專精特新“小巨人”企業(yè),以及磁性材料、綠色石化兩個國家先進(jìn)制造業(yè)集群。林寧笑道,研究生期間,他在調(diào)研應(yīng)用領(lǐng)域時,就是來的寧波工廠,與工人們同吃同住,一起上生產(chǎn)線。
甬江實驗室創(chuàng)園實景圖。翁天可 攝
從大學(xué)科研人到實驗室創(chuàng)業(yè)者,林寧感到肩上的擔(dān)子更重,壓力更大。在甬江實驗室四周,是寧波工業(yè)園區(qū),有時候走出實驗室,林寧會看到工人匆忙往來,“我常對組員講,我們花的每一分錢都是寧波納稅人繳納的,所以更要全力以赴?!?/p>
今年下半年,林寧及研究團(tuán)隊將搬到甬江實驗室創(chuàng)園園區(qū),他計劃把三個實驗區(qū)域放在一起,更好地打通材料基礎(chǔ)實驗、應(yīng)用檢測的環(huán)節(jié)。
同時,帶著甬江實驗室創(chuàng)新印記的二次電池負(fù)極材料也將迎來投入生產(chǎn)階段,致力達(dá)到國際領(lǐng)先水平?!敖衲陮⑹歉蓜艥M滿的一年。我希望能扎根甬江實驗室、扎根寧波,與實驗室和寧波共同成長,讓中國材料被世界看見?!绷謱幮Φ?。