高能量水系电池来了！复旦“青椒”探索电池新风口
李一钒 中青报·中青网记者王烨捷
复旦大学化学与材料学院先进材料实验室青年研究员晁栋梁最近站上了“电池新风口”。这个从事基础研究的年轻人，带领团队实现了水系电池在能量密度上的突破，开发了新型锌基、锰基、锡基、硫基水系电池体系。他的团队在高影响力的国际期刊上发表论文140余篇，被引23000余次。日前，他还获得了2023年度EES Lectureship Award（能源和环境科学讲座奖），该奖项旨在支持全球在能源与环境科学范围内从事研究的年轻科研人员。
中青报·中青网记者了解到，晁栋梁已经深耕电池研究逾十五载，主要从事“高能量水系电池研究”。而这个领域，过去并不为大众所看好。从大三进入实验室起，晁栋梁就开始接触电池，最开始接触的是镍氢电池，后来又研究了如今风头正盛的锂钠电池。锂钠离子电池研究火热时，他却把目光转向了当时并未获得多少关注的水系电池领域。
与锂钠离子电池使用有机电解液不同，水系电池以水作为溶剂，即使火烧、刺穿、水洗，都不会发生自燃自爆事故，因此水系电池具有更加安全、环保的优点。同时锂资源成本高，且用于生产锂电池的原料储量少，水系电池的研究也符合国家能源安全的布局。由于离子在水中的扩散速度比在有机溶剂中更快，因此水系电池还能实现一个额外的增益——快充。
因为跑得快，水系电池就可以更加适配低温的场景要求了，北方地区的小伙伴也会更愿意考虑电车了。
然而，水系电池之王“铅酸电池”虽然已经投入市场使用多年，但始终面临环保及电池能量密度低的问题，无法应用在长续航的场景之下，其市场正在被锂电池一步步吞噬。如此情况下，铅酸电池仍然占据着三分之一的电池市场。
2023年11月复旦大学水系电池研究中心成立，中国科学院院士赵东元教授任中心主任、晁栋梁担任执行主任，研究中心致力于研究和推广更安全、更高能的水系电池新技术。
晁栋梁带领团队与政府、企业合作，获得了华为、交投等大型企业的资助，带领建设全国第一条水系电池GWh生产线，用于高安全、高比能水系电池的生产，推动新型水系电池技术的传播、应用。
晁栋梁告诉记者，自己最初选择的科研方向，就希望未来自己的研究可以落到实地，“基础科研真的可以用起来，枯燥的事情就更有意义和动力了”。
值得一提的是，水系电池还可以与船舶应用相结合。水上新能源动力船舶采用水系电池可以减少碳排放。在最新获得的国家重点研发计划中，赵东元院士与晁栋梁提出“水上充电宝”技术方案。目前，该团队正与中国科学院深海所合作，开发满足深海等极限领域使用的水系电池。
采访中，记者发现，晁栋梁不仅是一个科学家，他还是一个科研社群运营者。独立自主学习、不断发散思考，这是晁栋梁在科研时对自己的要求，也是他现在在一个2000人的科研社群里对大家伙的期望。
成为老师后，晁栋梁除了“养活”自己，还有一个重要的工作是“培育学生”。为了促进新兴电池领域的研究者经验交流，他创建了钠离子电池研究群和水系电池研究群。
新兴领域中可利用的现成资料并不多，新入行的同学们可以在群里提出疑问请教别人，以此推动整个研究领域的发展。其中，水系电池的交流群建立了短短两年，如今已是2000人的大群。
“新的东西摸索起来挑战大，但对于年轻人来说机遇多。”晁栋梁说。
