2021年青橙奖获奖者（图片来源：达摩院官网）

10月14日，2021达摩院青橙奖公布获奖名单，朱飞虎、韦东奕、陈杲、陆盈盈等十名青年学者获奖。

除了100万元奖金，获奖选手还将得到阿里提供的开放数据、应用场景等全方位科研支持。

青橙奖始于2018年8月，是业内最早为发掘中国青年学者而设立的公益性学术评选。

2021年的10位获奖者中，女性获奖者3位，为4届以来最高人数。

数据来源：达摩院官网；整理制图：科学中国人

《科学中国人》曾于2017年对本届获奖者中——浙江大学化学工程与生物工程学院研究员陆盈盈进行报道。

她入选2021年“青橙奖”的理由为：研究锂电池安全性，助力能量密度与安全性兼顾的下一代锂电。

陆盈盈

以下为正文——

85后陆盈盈看起来和学生年纪相仿，平日里，她总梳着一个马尾辫，三七分刘海搭在她清秀的脸庞上，显得格外“学生气”。

如果不特别说明，你甚至以为她就是一位文文静静的学生。

但她的真实身份却是浙江大学研究员。

“在康奈尔大学读博士的时候，白天要上课，晚上就用来做实验，有时候做到十一二点，甚至到凌晨一两点才回去，周末也基本用来做实验。

在国外这几年我有不吃午饭的习惯，为了节省时间做实验，因为很多实验经常有一个连续性。

”这个勤奋的姑娘不仅努力，还天资聪颖。

博士期间，她解决了一个持续40多年的学术难题，并得以提前博士毕业。

回国后，陆盈盈更是一如既往地专注于科学前沿研究。

浙江大学化学工程与生物工程学院研究员陆盈盈

挑战能源材料难题

2010年6月，陆盈盈本科毕业于浙江大学化学工程与生物工程学系。

为了继续深造，她来到了美国康奈尔大学。

刚读博士时，导师Lynden A. Archer教授给她推荐了三个可行的研究方向：高分子物理、流体力学、金属锂电池。

权衡之下，她最终选择了金属锂电池。

她说：“能源一直以来都是比较关键的科学问题，对生活、生产发展都相当关键。

在2010年的时候，能源材料领域还不像现在这么火，我当时就是觉得很有前景很有必要，感觉它最终是能够使社会受益的一个研究方向，所以非常感兴趣。

”就是这样一个简单的初衷，陆盈盈从此进入了能源材料研究领域。

一般来说，锂电池大致可分为两类：锂离子电池和锂金属电池。

锂离子电池负极材料由石墨构成，锂以离子的形态储存在石墨中；而锂金属电池则利用单质锂作为负极材料。

由于锂金属电池不采用碳材料作为负极支撑材料，因而大大提高了电池的比能量，其负极的质量比能量是锂离子电池负极的10倍。

但由于受到其安全性及循环寿命的限制，目前还极少用于生产。

“我觉得金属锂电池很神奇，理论上讲，金属锂的能量密度是现有锂离子电池负极能量密度的10倍左右，那么，在同样体积和同样质量的情况下，如果用金属锂作为负极的话，能够很大幅度地提高现有的电池能量密度。

”2010年，金属锂的研究还处于起步阶段，相关文章也不多。

其中，最困扰学术界的难题是金属锂作为可充电电池的负电极时的电沉积不稳定性。

“刚开始时，我担心这个问题对于一个博士生来说有点太大了。

探索已经进行了30年的时间，世界上许多知名学者曾经试图解决该难题，但都未成功。

”尽管连导师都有些担心，但陆盈盈还是下定决心来做相关研究。

对于金属锂这样一个新的研究方向，陆盈盈导师的思考和想法也是在学习阶段，最多也只能告诉她解决这个问题可能用到的方法。

因此，她遇到的最大困难是，“面对一个没有被前人深入研究过的领域，很多问题需要自己去探索。

即使同一个问题也会有不同的答案，需要一个庞大的答案系统去回答这个问题”。

尽管偶尔会和导师讨论，与学长学姐合作，但在她看来，突破这些困难最重要的一点是要独立思考。

在反复试验之后，她发现用氟化锂作为电解液添加剂能够改善金属锂负极固体电解质界面膜（SEI）的不稳定性，从而促进金属锂电沉积的稳定性。

而在电解液中添加离子液体纳米微粒，可通过三种不同途径抑制锂枝晶的生长，从而可以提高锂金属电池的稳定性与安全性。

“她的博士论文非常精彩！她的论文在广度与深度上都比一般的博士论文出众。

基于她在研究领域的贡献，2014年12月，陆盈盈被授予Austin Hooey最佳博士毕业生奖，这是康奈尔大学化学与生物工程系授予研究生的最高荣誉。

” Lynden A. Archer教授对陆盈盈的出色表现十分欣慰。

在她刚进入课题组时，导师明确告诉她，如果她的科研做得非常好，能做到优秀的话，并不介意她提早毕业。

陆盈盈也正是朝着这个方向努力，为此，虽然身处美国，她的生活却相对比较简单。

她将大量的时间都花在了研究之上，甚至为了保持科研的连续性，经常将早饭和晚饭吃得很饱，以免去午饭时间。

因为解决了金属锂沉积不稳定性难题，陆盈盈以第一作者身份在Nature Materials上发表了一篇不错的文章，成果受到了学术界很大的肯定。

与此同时，她也顺利完成了康奈尔大学博士的研究工作和学习，得以提前毕业。

陆盈盈指导学生做实验

有挑战才有进步

对陆盈盈而言，还是希望能够回到祖国，用自身所学发挥一点光和热。

而之所以选择浙江大学，她如此回应：“浙大给我的感觉非常熟悉，这边的老师和领导都很愿意帮助我。

特别是从国外回到国内会遇到很多挑战，如果选择本科就读的学校，那么各方面遇到问题会相对容易解决一些。

另外，我是杭州人，也非常愿意回到自己的家乡。

”

起初，陆盈盈给自己的定位是“一名高校教师”，能够继续从事相关科学研究。

浙江大学的邀请，正契合了她的心意。

而从学生“蜕变”为教师，她也很快适应了这种角色的变换。

她感激地说道：“刚回国时，我所在的实验室已经建设完成，并且装修完毕，办公设备也已添置齐全，让我能够很快进入角色以及适应这边的生活。

而且，学校给我们提供了一个很好的实验平台，通过网上预约就可以做实验，仪器都是很先进的，给我们创造了很好的实验条件。

”

有了完善的硬件设施，陆盈盈又拿出了昔日在国外的那股子认真勤奋的劲儿。

在实验室里，总能看见她身穿一件白色大褂，专注地盯着实验仪器。

“科学研究是一个不断探索未知领域的过程，本身就充满挑战和乐趣。

而最大的乐趣莫过于来自实验的意外收获。

”她告诉记者，刚开始进行离子液体和纳米颗粒的接枝时，根据文献设计的实验方法一直无法得到理想的产物，为此，她尝试改变了各种可能的实验条件，效果却仍然不是十分理想。

“一次开组会时，无意中听到与我的研究体系相关性并不强的同学介绍实验，我从中得到了灵感，抱着试一试的态度，尝试用他的实验方法去做，实验结果竟然比我之前的实验都要理想。

”她感慨道，“在做科研的过程中，需要兼容并蓄，多学习、吸收他人的经验。

正所谓，他山之石，可以攻玉。

要学会欣赏采纳同行的积累去充实自己。

”

作为一名与学生年纪相仿的老师，陆盈盈很注重与学生之间的交流。

2016年，她还特意参加了名叫“新生之友”的座谈会，与本科生面对面进行交流。

“他们在生活和学习中遇到的一些困惑，我可以通过自身的经历，告诉他们怎么去做，例如是否出国，选择什么专业。

各方面的问题我都会很细心地为他们解答。

”

虽然凭着年龄优势，她可以与学生打成一片，但她坦言也会遇到一些阻碍。

“因为年龄差距小，大家可能会对我的工作不是那么认可，很多事情是否真的能够承担，是否真的能够把这个事情做得很好，对我来说是一个挑战。

”对此，她颇为乐观，“人生中总是要遇到很多挑战才能不断进步，因此这个劣势对我来说是一种很好的磨炼。

”

虽然平日严格要求自己，陆盈盈却从不规定学生的工作时间。

她认为，对于一个科研团队，特别是做实验的团队，如果刻意地去规定作息时间，效率将会很低。

“我会让学生自己决定时间，自己规划实验进度，因为很多时候还是靠自觉。

”令她欣慰的是，她的团队成员都非常努力，“每天很晚回去，周末基本上也都会来。

我们每周一晚上开一次组会，汇报一下实验内容，并且互相讨论，平时如果有任何问题可以在任何时候通过邮件或者其他交流方式与我及时沟通，我觉得这是一种比较有效率的管理方式”。

寻找新的思路

锂电池作为可再生清洁能源，近年来备受人们关注。

如今，它已在人们日常生活中不可或缺，广泛应用于电子、医学、汽车、航天、军事等领域。

“我们希望手机充电时间短、续航时间长。

因此，功率、能量密度、成本及安全性方面的问题，是目前锂电池行业的研究重点及需要突破的方面。

例如，商业化的锂离子电池中石墨材料仍然是主要的负极材料之一，但其理论能量密度较低，已很难满足下一代动力电池的要求。

因此，开发新一代高能量密度且安全性能好的锂电池负极材料将是未来的研究重点之一。

”

回到浙大之后，陆盈盈主要致力于锂硫电池、锂金属负极改性等研究。

她告诉记者，锂硫电池具有很高的能量密度，但在充放电过程中会形成可溶于电解液的多硫化物，这会导致正极活性材料的流失，造成不可逆的容量损失。

因此，她通过密度泛函数理论计算了一些化合物对多硫化物的吸附情况，并制备了氯化物包覆碳纳米纤维作为锂硫电池的正极载体，一方面通过碳纳米纤维弥补了硫和多硫化物导电性不足的缺陷，另一方面通过氯化物的包覆抑制了多硫化物的溶出。

此外，她还以氟化锂和多孔的铜网为材料对金属锂负极进行了改性，抑制了锂枝晶的形成。

“从有好的想法到设计实验方案，难免有困惑和多次的失败，但通过不断的修正和创新最终获得了较为理想的实验结果。

通过这些实验，为下一代锂电池的发展提出了新的思路，并有望应用于实际生产。

”

如今，她所思考的是什么样的电池能够在近期内可以实现产业化。

随着研究的步步深入，她发现比较可行的电池之一是锂硫电池。

目前，许多公司和研究机构已经在做锂硫电池的产业化，但同时也遇到了很多问题，包括电池的安全性以及锂枝晶生长等。

“锂硫电池是能量密度比较高的一种电池，而且硫是一种储量非常充足，价格十分便宜的原材料，很适合工业化。

对于锂硫电池，最大的瓶颈就是电解质体系，我们必须要研发出高安全系数的电解质，比如固态电解质或者半固态电解质，来解决锂硫电池的安全问题以及抑制锂枝晶的生长。

”为此，借助申请的项目，2017年，她开展了高安全系数固体电解质体系及其对锂枝晶生长的微观机理研究，希望能够延长锂硫电池的寿命，并且解决这类电池的安全问题。

此外，她带领的课题组还致力于新型电极材料、电解质材料的开发，及其在高能量大功率储能器件中的应用研究，并取得了一些成果。

“科研人员最重要的品质是坚持不懈追求真理的精神。

一个成功的科研工作者，不仅要站在前人的肩膀上吸纳和学习现有的知识资源，更要有自己的见解和坚持，敢于言前人之未言，立前人之未立，只求符合事实，符合科学的整体逻辑系统。

”这是陆盈盈在科研道路上经过多年磨炼之后发出的肺腑之言，作为一名年轻的科学家，她将继续驰骋在一片乐土之中，用智慧、勤奋和独立探索的精神，创造出更多成果。

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