你的手機能用多久,電動汽車能跑多遠,電動飛機能飛多快,往往取決于電池有多耐用。

電池的循環使用壽命、能量密度、功率密度、安全性能,又與它的負極材料息息相關。而這,就是林寧深耕了十年的領域。

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極材料,才會被量化產出,投放進入市場,最終被應用在電車、家電等諸多領域。

于化學元素反應中尋找火花和靈感,林寧和他的研究組在無數次失敗中找到最優答案,突破二次電池關鍵技術壁壘,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,淺藍色的襯衫外套著一件印有“y lab”的連帽衛衣,記者見到90后的林寧時,他隨和得像個大學學長,“這外套是實驗室的‘室服’,挺好,我特意要了兩件,換著穿。”

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,但理論的化學反應究竟怎樣應用到日常生活中?

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用到何處。

在甬江實驗室,新型二次電池負極材料研究組有三個實驗區,分別進行基礎化學合成實驗、電池負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,基礎化學實驗室看起來“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,林寧自己創造了色彩:他用噴繪在化學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。”林寧帶領的研究組有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動和聚餐,積極交流,增進感情。但如果組員在實驗上犯重復錯誤,哪怕面對女生,他也“不留情面”。不過,他卻包容甚至鼓勵研發人員在探索創新過程中犯“錯誤”。

如果說基礎實驗室是黑色的,那負責電池檢驗的實驗室就是彩色的。近四百個大小不一、負極材料組成不同的電池被固定在充放電檢測儀上,猶如軍訓時等待教官檢閱的學生一般。

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用,也有著各式各樣的檢測要求:超高能量密度電芯比現有電芯體系高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,所以絕對不能起火。

“不同的負極材料應用到電池后,我們對它們的循環壽命、能量密度進行檢測,只有在這里達標了,才是‘正式畢業’。”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,才能將實際應用中的危險系數降到最低。”

一個帶著幾百本書來甬的科研人

走進科學殿堂,林寧直言需要點緣分。大學本科時期,他讀的是多學科融合的茶學專業,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無機化學專業攻讀研究生及博士學位,成為中國科學院院士、著名無機化學家錢逸泰的學生。

“冒險是科學的靈魂,嚴謹是科學的生命。”在導師所有教誨中,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。每日抬頭見導師的教誨,低頭繼續著化學實驗。

采訪過程中,林寧數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。”

2021年,瞄準新材料開展前沿科學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,有國內外佳作名篇,有經典英文原著,但更多的則是無機化學和二次電池領域的專業書籍。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,他也會把一些經典書籍推薦給學生和組員。

林寧書柜中一小部分藏書

看書,是林寧從事科研工作到現在一直保有的習慣。他笑稱,無機化學反應就像種花,你可以研習前輩的思路嫁接、發散,但最重要的是探索出自己原創的化學反應式:“我剛讀研究生時與化學元素打交道、做課題,導師給的參考材料就是兩篇1997年和1999年的文獻,只能反反復復閱讀,不斷查閱新的資料,思考可行的實驗方案。”

在實驗室的林寧

也是在書中汲取知識后,林寧又用無數次實驗,開始了與新型二次電池負極材料的無數次過招:他探索出鋰離子電池硅基負極材料的簡單高效制備方式,設計建設了千噸級硅基負極材料生產線,并正式投產;通過電極材料的可控制備、電化學反應機制解析,一次次突破二次電池的循環壽命、能量密度等瓶頸,為實際應用場景提供電池材料端的系統性解決方案。

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。“林老師,今天面要寬的還是細的?”祖籍河南的林寧是面檔的常客,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。大學時相知相戀的太太就是寧波人,孩子上小學后,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。”新型二次電池負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。”

雖然為愛奔甬,但更吸引林寧的是寧波在新材料領域的發展前景及科研潛力。2023年,甬江實驗室在全球廣納賢才,目前,科研人員達430名,按照“前沿+需求”雙輪驅動組建的16支研究團隊已取得了一批高水平成果。

寧波目前規上企業工業總產值接近4000億元,擁有20多家國家級制造業單項冠軍企業和40多家國家級專精特新“小巨人”企業,以及磁性材料、綠色石化兩個國家先進制造業集群。林寧笑道,研究生期間,他在調研應用領域時,就是來的寧波工廠,與工人們同吃同住,一起上生產線。

甬江實驗室創園實景圖。翁天可 攝

從大學科研人到實驗室創業者,林寧感到肩上的擔子更重,壓力更大。在甬江實驗室四周,是寧波工業園區,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。”

今年下半年,林寧及研究團隊將搬到甬江實驗室創園園區,他計劃把三個實驗區域放在一起,更好地打通材料基礎實驗、應用檢測的環節。

同時,帶著甬江實驗室創新印記的二次電池負極材料也將迎來投入生產階段,致力達到國際領先水平。“今年將是干勁滿滿的一年。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。”林寧笑道。

來源: 潮新聞

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