闪耀不止台前 幕后亦能发光

在漫漫科研征途中，人们常仰望那些闪耀的成果，但科学大厦每一块砖石的背后，都浇筑着无数默默无闻的汗水与光阴。他们或许不是聚光灯下的“绝对主角”，却是托举起科学之翼的无声长风。

为此，大连化物所推出“幕后之光”专栏，向所有在平凡中创造不平凡的大连化物所人致敬。愿作一扇透光的窗，让那些浸润在日常里的坚守被看见。

一位青年科学家的“闯劲”与“定力”

图为2024年度“冠名奖”青年才俊奖获奖人：罗丹

在中国科学院大连化学物理研究所（以下简称“大连化物所”）一间明亮而整洁的实验室里，身着白大褂的罗丹正与学生低声讨论着一组数据。电极材料、电解质膜、循环性能曲线……这些构成了他科研世界的基本元素。

他是罗丹，32岁被正式任命为大连化物所B类组群组长。“这份任命其实承载的是化物所对青年学者的信赖与期望。”他坦言，“但我希望被关注的不仅是‘年轻’，而是‘闯劲’与‘定力’的结合。”

他进一步阐释道：“‘年轻’意味着我们更少被条框束缚，敢于挑战传统范式，有‘初生牛犊不怕虎’的闯劲，敢于为国家需求挑大梁。我更希望展现的，是在重大科学问题上的‘定力’——那种十年磨一剑的坚韧。”

爱迪生的“启迪”

童年时期，罗丹心中就埋下了一颗名为“科学”的种子，而点燃这颗种子的，是发明家爱迪生的故事。他至今仍清晰记得那个片段：“爱迪生年轻时在火车上卖报纸，因为对科学充满热情，苦于没有实验室，只能在行李车厢做实验。一次火车急刹车，存放的白磷被打翻引发火灾，他也因此被列车员打了一记耳光，导致终身听力受损。但这些挫折并未阻止他继续从事发明的决心——这种精神让我深受震撼，也对科学圣殿心生向往。”

自那以后，爱迪生那句“天才就是百分之一的灵感加上百分之九十九的汗水”便成了罗丹的座右铭，时刻鞭策他为了自己的梦想要不懈努力。

初中时，罗丹的父亲开始从事材料科学相关工作，这段经历也潜移默化地影响了他的选择。“填报志愿时，父亲鼓励我选择材料专业。那时我虽没有太多见解，但出于对父亲工作的向往，我填报了材料专业，并一路走到今天。”

2010年，罗丹以优异的成绩考上东南大学材料专业。两年后，他迎来了科研生涯的关键节点——参与大学生创新训练计划。当时，石墨烯因诺贝尔奖而成为全球热点，电化学储能研究方兴未艾，罗丹所在的团队敏锐地把握住这一趋势，投身于新型石墨烯复合材料在超级电容器中的应用研究。正是基于在电化学储能领域的科研经历，罗丹成功申请到加拿大麦克马斯特大学的硕士全额奖学金，从事电化学储能领域的研究。

“但当时超级电容器属于比较小众的研究方向，”罗丹回忆道，“硕士毕业找工作时，我发现市场更青睐动力电池，尤其是随着新能源汽车行业崛起，电动汽车将成为中国乃至全球的高科技支柱产业之一。所以我就想，能不能在动力电池领域继续深耕，丰富自己的科研经历。”随后，罗丹进入加拿大滑铁卢大学，追随导师陈忠伟攻读博士。

然而在博士生涯第二年开题的时候，他就迎来了科研路上的严峻考验。“陈老师前瞻性地看到了固态电池的曙光，想让我开拓这一全新方向。”罗丹回忆道，“当时组里毫无经验，我完全是‘摸着石头过河’。”尤其是面对炙手可热的氧化物固态电解质体系，实验室连高温烧结炉都不具备。整整一年，他尝试了多种合成方法，制备了无数样品，性能却始终不见起色。“毕业论文的数据遥遥无期，压力很大，真的想过放弃。”

爱迪生的故事又一次浮现在了罗丹的脑海中。“科研也许就差坚持最后几分钟。”他不断和同行沟通请教，终于在三年后制备出了性能良好的固态电池，发表了第一篇固态电池相关的研究论文。

“这些研究成果让我对该领域有了更深刻的理解，也让我下定决心要做出更多成就。”罗丹说。

科研需要“奇思妙想”

顺利完成博士后研究工作后，罗丹紧随导师陈忠伟的步伐回到国内，正式加入大连化物所，继续锂金属电池相关的研究工作。

然而，固态锂金属电池是目前广泛研究的热点，锂金属负极循环寿命的瓶颈一直是本领域的痛点，如何能在电池中构筑稳定可靠的电解质，实现锂离子的均匀稳定传输及金属负极稳定的沉积拔出过程是该领域的重中之重。

“我是在博士期间就接手这一课题的，当时一度没有什么头绪。有一次，我在加拿大安大略湖边走路时，偶然发现水生的藤壶、贻贝这些生物体可以强有力地粘附在各种物体的表面，那种强大的粘附力从何而来？”带着科研人员的本能好奇，他回去就查阅了文献，发现它们的触手可以分泌一种蛋白质，这种蛋白含有丰富的苯双酚官能团，有很好的粘附性以及自愈合能力，使其能在礁石、轮船、海洋动物上都能有效的附着。

“我顿时灵光一现——能否将这种机制‘移植’到电池中？”基于这一仿生灵感，罗丹和团队经过多年努力，设计出一种可在锂金属表面均匀铺展、形成具有自愈合功能的保护膜，有效抑制了枝晶生长，实现锂金属对称电池在1毫安每平方厘米的电流密度下长达8000小时的超长循环寿命，显著延长了锂金属电池的循环稳定性。

与此同时，团队在研究中发现，为了实现电池能量密度的提升，需要使电池能负载更多的活性物质，然而高载量下正极反应动力学迟滞，难以实现良好的电化学性能。“干法电极是高比能电池的研究热点，使用干法电极工艺制备电极可以有效提高活性物质的载量，进而提升电极的容量，满足高比能电池的制备要求。但是干法电极非常厚，压实密度大，电极内部孔隙率少，电解液难浸入到内部，”罗丹比喻道：“就像一块厚海绵，表面湿润了，内心却仍是干的。”

面对这一难题，一个“奇思妙想”再次闪现在他的脑海：在电极内部构建“离子蓄水池”。“这就像在微观世界中修建一座座水库，让电解液得以贮存，为电极内部的活性物质提供足够的电解液以确保内部电化学反应的发生。”罗丹说，“于是我们想要选取锂化分子筛材料用做添加剂，就好比是厚电极内部建立了一个个蓄水池，以此确保电池反应动力学的提升。实验结果表明电池的反应动力学确实有所改善，能够实现高比能电池的应用。”

至此，罗丹的研究体系逐渐清晰：聚焦高比能固态锂金属电池，从电极结构与电解质设计双线并进，系统性提升电解质的高压稳定性及界面兼容性，实现电解质的离子电导率与力学性能的兼具提升，为下一代高比能电池的实用化铺路。

用一棵树摇动另一棵树

2024年7月，罗丹被正式任命为大连化物所B类组群组长后，他逐渐意识到，过去只需“为自己的课题负责”，如今更要“为一个团队的未来负责”。

“我一直希望团队能营造‘讨论失败’的氛围。”罗丹将自己的作用比喻为划定“球场”边界，而非教队员“如何运球”，给予年轻人充分的探索自主权。

“教育的本质是一棵树摇动另一棵树，一朵云推动另一朵云。”他将初入门的学生比作需要搭建“脚手架”的建筑，随着能力提升，逐步撤除支撑，助他们最终建成属于自己的“学术大厦”，具备独立开展科研的能力。

而作为CCS Renewables期刊的学术编辑，罗丹也注意到国内科研成果丰硕，但也清醒看到“内卷”与“同质化”的隐忧：“我们应凝练出自己的学术‘签名’——让人们一想到某个领域或某项技术，就能联想到你的名字。这才是长远影响力的根基，远比一两篇论文更重要。”

如今，他正带领团队向全固态电池产业化发起攻坚：“现有的主流固态电解质的研究方向包括硫化物、氧化物和卤化物三种复合固态电解质体系。然而硫化物和卤化物电解质成本高，氧化物体系电导率不足，这些技术路线都有一定的挑战。”为此，团队聚焦氧化物/聚合物复合型固态电解质的方向，力求在多项关键性能上取得突破，推动技术从“书架”走向“货架”，早日实现全固态电解质的实际应用。

“期待有一天，我能开着搭载我们固态电池技术的电动车在路上驰骋，”罗丹微笑着说，“那将是我最大的成就。”（文/孙丹宁 图/罗丹）

原文来源：https://mp.weixin.qq.com/s/iVudz2tAHWB7vvnUmXW2IQ