2020年12月10日至11日，《麻省理工科技評(píng)論》全球青年科技領(lǐng)袖峰會(huì)暨榜單發(fā)布儀式在浙江紹興舉行。此次《麻省理工科技評(píng)論》35歲以下科技創(chuàng)新35人中國(guó)區(qū)榜單匯聚了國(guó)內(nèi)頂尖的青年科技精英，囊括物理、生物、醫(yī)學(xué)、人工智能等領(lǐng)域，我校電氣工程學(xué)院副教授金陽(yáng)因其在電網(wǎng)儲(chǔ)能領(lǐng)域取得的成就成功入選。金陽(yáng)還被評(píng)為河南省高層次人才支持計(jì)劃“中原青年拔尖人才”、鄭州大學(xué)青年拔尖人才、鄭州大學(xué)校級(jí)青年骨干教師。

以問題為導(dǎo)向，創(chuàng)新電池體系

目前我們所用的電池大都是由有機(jī)電解液構(gòu)成的鋰離子電池，方便又高效。但任何事物都有兩面性，“液態(tài)電池就是電池中加入的是有機(jī)電解液，在一些異常情況下，比如過熱、過充或者碰撞針刺等，它們就會(huì)燃燒，所以說(shuō)以鋰離子電池為主的規(guī)模化儲(chǔ)能電站或者電動(dòng)汽車會(huì)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)著火的現(xiàn)象。”金陽(yáng)說(shuō)。液態(tài)電池大規(guī)模應(yīng)用于儲(chǔ)能存在火災(zāi)和爆炸風(fēng)險(xiǎn)，并且成本較高。因此，固態(tài)電池技術(shù)越來(lái)越成為新焦點(diǎn)。

金陽(yáng)研究的主要方向是規(guī)模化儲(chǔ)能技術(shù)。目前，國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能在電網(wǎng)側(cè)、發(fā)電側(cè)、用戶側(cè)均出現(xiàn)過不同程度的火災(zāi)事故，儲(chǔ)能系統(tǒng)安全問題已然成為懸在儲(chǔ)能行業(yè)頭上的“達(dá)摩克利斯之劍”，電池儲(chǔ)能技術(shù)路徑弊端或是起火事件罪魁禍?zhǔn)住Ｒ?guī)模大、對(duì)安全性要求又極高，如何實(shí)現(xiàn)理想的儲(chǔ)能？金陽(yáng)瞄準(zhǔn)行業(yè)問題，找準(zhǔn)特色方向來(lái)攻堅(jiān)克難，他發(fā)明了新型的固態(tài)電解質(zhì)熔融鋰金屬電池體系，采用固態(tài)電解質(zhì)代替液態(tài)電解液，增強(qiáng)電池的安全性；同時(shí)采用高儲(chǔ)鋰容量的硫或者硒作為正極，金屬鋰作為負(fù)極組裝固態(tài)電解質(zhì)熔融鋰硫電池，以提升電芯的能量密度。

基于現(xiàn)有的鋰離子電池儲(chǔ)能電站安全性問題，金陽(yáng)開發(fā)出了一種基于氫氣探測(cè)的早期安全預(yù)警方法。電池在過充或快充等極端條件下，內(nèi)部容易產(chǎn)生大量熱量，溫度升高，產(chǎn)生大量氣體，甚至導(dǎo)致災(zāi)難性的火災(zāi)。若能捕獲其中的氫氣變化，就可以完全阻止火災(zāi)元兇“鋰枝晶”的生長(zhǎng)，既不冒煙也不發(fā)生火災(zāi)，而且比熱失控早10分鐘發(fā)出預(yù)警信號(hào)。這樣就能留出一定的時(shí)間進(jìn)行防范，如疏散人員、切斷充電器等，有效防止安全事故的發(fā)生。如今這一技術(shù)已經(jīng)在儲(chǔ)能電站中實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。

為了攻克相關(guān)難題，金陽(yáng)把自己的所有精力都放在了研究課題上，就連在睡覺前、吃飯時(shí)也在琢磨。寶貴的時(shí)間一點(diǎn)點(diǎn)流逝在實(shí)驗(yàn)室里，休閑娛樂、陪伴家人難以安排在工作的縫隙中。但他說(shuō)：“一個(gè)人的時(shí)間和精力是有限的，選擇了科學(xué)研究必須要犧牲其他的東西。”一分耕耘一份收獲。在《麻省理工科技評(píng)論》全球青年科技領(lǐng)袖峰會(huì)暨榜單發(fā)布儀式上，頒獎(jiǎng)詞對(duì)金陽(yáng)的這一發(fā)明給予這樣高度評(píng)價(jià)：“這種全新電池技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用有望改變現(xiàn)有電網(wǎng)儲(chǔ)能行業(yè)。”

學(xué)成歸國(guó) 為一流建設(shè)貢獻(xiàn)一己之力

進(jìn)入電氣工程領(lǐng)域，是緣分，也是機(jī)遇。2008年，在填報(bào)高考志愿時(shí)，他從昔日同學(xué)那里了解到了電氣工程這一專業(yè)，并成功考入了鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院，開啟了他的追夢(mèng)之旅。

為了學(xué)好專業(yè)知識(shí)，金陽(yáng)如饑似渴地讀書學(xué)習(xí)，2012年，他以專業(yè)第一名的成績(jī)被推免至西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院進(jìn)行碩博連讀的深造，師從鄭曉泉教授從事電氣絕緣領(lǐng)域的研究。2014年，金陽(yáng)獲得國(guó)家留學(xué)基金委資助赴美國(guó)麻省理工學(xué)院和斯坦福大學(xué)進(jìn)行聯(lián)合培養(yǎng)博士深造。在麻省理工學(xué)院和斯坦福大學(xué)交流期間，物理、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)……他在那里與來(lái)自各個(gè)領(lǐng)域的科研工作者進(jìn)行思維碰撞，不同的電池儲(chǔ)能領(lǐng)域激發(fā)起他的濃厚興趣，他因此開始轉(zhuǎn)入電池儲(chǔ)能領(lǐng)域的研究。

考慮到自身電氣工程的行業(yè)背景和電網(wǎng)儲(chǔ)能的應(yīng)用需求，也為了更好地發(fā)揮專業(yè)優(yōu)勢(shì)，在斯坦福大學(xué)導(dǎo)師崔屹教授的指導(dǎo)下，他開始了對(duì)固態(tài)電解質(zhì)熔融鋰金屬電池體系的研究。

“要想別人不敢想的，做別人不敢做的。”“做研究就是要有創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)性和突破性，就是要樹立通過自己的研究改變?nèi)祟惷\(yùn)的崇高理念”，世界名校的熏陶深刻地影響著他，激勵(lì)他不斷前行。在進(jìn)行科研工作時(shí)，金陽(yáng)十分注重學(xué)科之間的交叉融合；在研究電池體系時(shí)，金陽(yáng)也會(huì)了解其他學(xué)科特點(diǎn)，并根據(jù)其他領(lǐng)域的不同需求對(duì)自己的作品進(jìn)行改進(jìn)。電氣工程作為一項(xiàng)較為傳統(tǒng)的學(xué)科，在目前發(fā)展中遇到一些瓶頸，突破這些難題需要發(fā)展新能源、改變能源消費(fèi)模式，其中最關(guān)鍵的一步是研究完善儲(chǔ)能技術(shù)。而將電氣工程、電化學(xué)、材料科學(xué)三個(gè)學(xué)科領(lǐng)域交叉利用，可以實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

“我是國(guó)家公派到國(guó)外去學(xué)習(xí)的，應(yīng)該學(xué)成歸國(guó)，為國(guó)效力。而且，我相信在國(guó)內(nèi)比國(guó)外更能發(fā)揮作用。鄭州大學(xué)正處于高速發(fā)展時(shí)期，我要用實(shí)學(xué)實(shí)干為母校的一流大學(xué)建設(shè)貢獻(xiàn)一己之力。”金陽(yáng)說(shuō)。2017年博士畢業(yè)后他選擇留在鄭州大學(xué)工作，作為對(duì)祖國(guó)和母校最好的回饋。

2018年，在學(xué)院的支持下，“鄭州大學(xué)電網(wǎng)儲(chǔ)能與電池應(yīng)用研究中心”成立，金陽(yáng)作為負(fù)責(zé)人之一帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)深入電網(wǎng)儲(chǔ)能與電池應(yīng)用研究，希望在固態(tài)電池儲(chǔ)能領(lǐng)域有所突破。目前，該研究中心已經(jīng)形成為以他為核心的十余人團(tuán)隊(duì)。“團(tuán)隊(duì)成員的專業(yè)背景不盡相同，但都是從事電網(wǎng)儲(chǔ)能的相關(guān)研究，正是因?yàn)閷I(yè)的交叉性，不同學(xué)科互相配合，才能更好地推動(dòng)電網(wǎng)儲(chǔ)能的研究。”金陽(yáng)說(shuō)。

以問題為導(dǎo)向，解決生活中的實(shí)際問題，朝著電網(wǎng)儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)的方向發(fā)展，是該研究中心成立的初衷，也是一直堅(jiān)持的導(dǎo)向。目前中心已經(jīng)完成了固態(tài)電池，包括高能量密度全固態(tài)鋰硫電池的研發(fā)。“產(chǎn)品到消費(fèi)者手中才能真正過關(guān)。從實(shí)驗(yàn)室研究到真正走向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用需要很長(zhǎng)的一段距離需要跨越，還需要中試、量產(chǎn)階段，最后到達(dá)消費(fèi)者手中。我們已經(jīng)完成了實(shí)驗(yàn)室研發(fā)，正在中試階段，就是為了把它推向產(chǎn)業(yè)化。”金陽(yáng)期待科研成果產(chǎn)業(yè)化，盡快服務(wù)社會(huì)。

立德樹人 做學(xué)生的良師益友

“如果用三個(gè)字概括我的老師，那就是有活力。他一直都是精力充沛、干勁十足，投入實(shí)驗(yàn)室的時(shí)間比我們每個(gè)學(xué)生都要多，對(duì)學(xué)生的事情就像是自己的事情一樣上心，甚至比學(xué)生還要用心。”金陽(yáng)所帶的一位2017級(jí)博士生真誠(chéng)地說(shuō)。金陽(yáng)就是學(xué)生心目中的良師益友。作為電氣工程專業(yè)本科生的班主任，他只要有機(jī)會(huì)就會(huì)跟學(xué)生分享自己的故事，在無(wú)形中引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成正確的格局觀，激勵(lì)學(xué)生不斷上進(jìn)、開闊視野、提升自我。在學(xué)業(yè)上，金陽(yáng)老師要求學(xué)生踏實(shí)做學(xué)問，認(rèn)真搞科研；在生活中，當(dāng)學(xué)生有情感問題時(shí)，也會(huì)以學(xué)長(zhǎng)的身份給予及時(shí)的關(guān)心與開導(dǎo)。“目前我們專業(yè)排名一二的學(xué)生都在我?guī)У陌嗉?jí)里，也有本科生直接進(jìn)了我們課題組，和大家一起搞科研、做實(shí)驗(yàn)、發(fā)文章。”金陽(yáng)老師自豪地說(shuō)。

在教學(xué)過程中，金陽(yáng)注重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力和闡述表達(dá)的能力。他鼓勵(lì)學(xué)生試錯(cuò)，引導(dǎo)學(xué)生深入解決問題。如果學(xué)生有新的想法，哪怕只有一分的可行性，他都會(huì)拿出十分的態(tài)度去支持。即使是學(xué)生課業(yè)做得很不好，金陽(yáng)也會(huì)很有耐心地給予指導(dǎo)，告訴學(xué)生如何糾錯(cuò)，一直是循循善誘，提出建設(shè)性意見與建議。“學(xué)生來(lái)到我的課題組是來(lái)學(xué)習(xí)的，不是為了完成任務(wù)，等他走時(shí)能感覺得各方面收獲很多，自己的存在感和價(jià)值感有所提升，這就是我的成功。”金陽(yáng)說(shuō)。他經(jīng)常對(duì)學(xué)生諄諄教導(dǎo)，分享自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。“實(shí)現(xiàn)真正的創(chuàng)新，經(jīng)驗(yàn)、機(jī)遇和運(yùn)氣是密不可分的。做學(xué)術(shù)研究一定要有充分的調(diào)研，投入一定的時(shí)間與精力，不斷提高自己各方面的能力，積淀到一定的程度，創(chuàng)新才有了可能。同時(shí)一定要懂得尋求別人的幫助，培養(yǎng)良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通能力。” 前行之路，道阻且長(zhǎng)，師生同行，一起成長(zhǎng)。

金陽(yáng)認(rèn)為，自己有幸遇上這樣的時(shí)代，黨和國(guó)家給自己這代人以最好的平臺(tái)和機(jī)會(huì)來(lái)實(shí)現(xiàn)自我價(jià)值。生逢盛世，肩負(fù)重任，立志解決電池儲(chǔ)能問題是金陽(yáng)的理想，立志為祖國(guó)的發(fā)展投身科研是金陽(yáng)的擔(dān)當(dāng)。作為一名青年教師和科研工作者，金陽(yáng)堅(jiān)守自己的崗位，力求在固態(tài)電池儲(chǔ)能領(lǐng)域取得新突破，他坐得住科研冷板凳，秉持“追求卓越”的鄭大精神，面向國(guó)家重大戰(zhàn)略，解決實(shí)際“卡脖子”問題。他說(shuō)：“路是一步步走出來(lái)的。未來(lái)的事情都未可知，但是由現(xiàn)在走的這一步?jīng)Q定的，因此，我要走好眼前的每一步。”（李艷麗  胡麗麗 撰稿）

電氣工程學(xué)院青年教師金陽(yáng)副教授