毕业季丨在锂电子新材料研发上坚持创新,这位华理博士毕业生一直在努力

“我是一名‘材料人’,既要有先进的科学理论作指引,又要能够推动相关产业的发展。” 今年博士毕业的华东理工大学余海峰选择了新能源汽车行业的企业。从华理材料学院新能源材料与器件专业本科毕业后,他就立志做既前沿又接地气的研究。

从2013年到2022年,从本科到博士,余海峰在华理学习生活了9年,硕博阶段他坚持在锂离子电池先进正极材料合成和制备方面的研究,博士阶段在包括Nat.Common.在内的高水平SCI期刊发表研究论文6篇,申请中国发明专利5项以及国际PCT专利1项。他坚持创新,一直努力着让科研成果走出实验室。

选择锂离子电池材料研究方向

硕士开始,余海峰加入了江浩教授课题组,从事新能源材料的制备及应用的研究,他主动选择了最困难、最辛苦的锂离子电池先进正极材料课题作为研究方向,并成为江浩老师课题组中第一个该方向的博士研究生。

刚刚接触这个领域时,中国在正极材料方面落后日韩企业至少一代产品。为保证实验进度,余海峰从研一上学期就进入研究状态,读研之后的第一个国庆假期,他就是在实验室里度过的。

“每天早上8点多去实验室,基本保持14个小时以上的工作时间,无特殊情况就7天全勤。”余海峰说,一段实验开始了,要做完才能停下来。有时,由于材料的合成需要经过至少24小时,为了采集不同反应时间的样品来分析材料成核和生长的规律,余海峰常常申请在实验室通宵采样。

但在历经近9个月的合成和测试工艺的探索后,材料的性能却难以突破,实验进入了瓶颈。

江浩老师建议他暂时放下实验,沉下心来阅读相关书籍和文献。为此他参加了大量的学术和产业相关会议,并从更深层次去思考解决问题的方法和途径。功夫不负有心人,经过反复地推敲,他找到了影响材料性能的关键因素,从而针对该因素进行技术革新,材料性能得到大幅提升。

这一突破为后续研究工作的推进铺平了道路,余海峰也因此申请了自己的第1项发明专利并发表了第1篇SCI论文。  

坚持创新,对新材料进行改性处理

“虽然在材料合成和制备方面取得了一定的突破,但是要想让材料的性能满足实际应用的需求,还需要进一步对材料进行改性处理。”

余海峰说,为此,他检索了400多篇高水平研究文献和50多篇相关企业已公开的关键专利,在通读的基础上,针对重点内容进行反复精读和推敲,同时了解产业界的研究和发展现状。

经过调研,余海峰发现目前对正极材料的改性往往是单一的改性方法,这种方法只能解决材料的部分问题,难以全面综合地提升性能。因此,他创新性地将不同的改性方法结合使用,开发了“共改性策略”,并实现了“1+1>2”的效果,极大地提升了材料的电化学和安全性能,达到了实际应用水平。

不仅如此,为了解决共改性过程中增加工序造成的成本问题,他巧妙利用不同材料的特性,进一步发展了“一步共改性”方法,在不增加成本的情况下,实现了材料性能的大幅提升。

基于在材料改性方面的探索,余海峰在博士阶段在包括Nat.Common.在内的高水平SCI期刊发表研究论文6篇,申请中国发明专利5项以及国际PCT专利1项。

为了更好地了解和学习世界锂离子电池最前沿的研究,2021年9月,余海峰以联合培养博士的身份进入锂离子电池研究先驱加拿大达尔豪斯大学Jeff Dahn教授课题组学习和工作,并参与了课题组与Tesla公司的合作研发项目。

研以致用,让科研成果走出实验室

“科研成果不能仅仅停留在实验室和论文上,更要走进车间,走向应用。”余海峰说。为推进正极材料成果转化,他积极参与企业的实习,参与先进材料产品的开发。

2017年,在上海电化学能源系统器件工程技术研究中心实习期间,他参与了先进钠离子电池工艺探索以及开发工作,通过解决正极材料不稳定的问题,推动了钠离子电池商业化应用。

2019~2020年,余海峰还全程参与了南京莫杰斯能源科技有限公司的高镍无钴正极材料开发工作,作为研发骨干,他帮助公司开发定制化三元正极材料,部分定制化材料已经作为辅材售进入国内一些高校和科研单位。

余海峰组织实验室的同学一起参加第十五届“挑战杯”上海市大学生课外学术科技作品。开发了一种物理回收锂离子电池正极材料的方法,不仅回收效率高、成本低,而且无污染。课题“废旧锂电池正极材料的物理回收和再利用”获得华东理工大学第十二届大学生课外学术科技作品竞赛金奖和第十五届“挑战杯”上海市大学生课外学术科技作品竞赛二等奖。

在未来的道路中,余海峰将继续从事新能源、新材料领域的研发工作,希望为我国锂电子电池的发展作出自己的贡献。

来源:周到上海       作者:董川峰 丑远芳