任玉榮及團(tuán)隊(duì) | 能源興國(guó) 與有榮焉

汽車(chē)強(qiáng)國(guó)，離不開(kāi)產(chǎn)業(yè)配套。作為核心零部件之一，動(dòng)力電池堪稱(chēng)新能源汽車(chē)的“心臟”，動(dòng)力電池強(qiáng)，則新能源汽車(chē)強(qiáng)；動(dòng)力電池弱，則新能源汽車(chē)弱。

事實(shí)上，在“雙碳”目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)業(yè)變革中，動(dòng)力電池已成為關(guān)鍵一環(huán)。在2023年6月9日舉辦的世界動(dòng)力電池大會(huì)上，中國(guó)工程院院士吳鋒就指出，“動(dòng)力電池是實(shí)現(xiàn)‘雙碳’目標(biāo)的關(guān)鍵之一”。吳鋒認(rèn)為，動(dòng)力電池生產(chǎn)過(guò)程的節(jié)能降碳，要從碳排放量占比高的材料生產(chǎn)和電池組加工環(huán)節(jié)著手，實(shí)現(xiàn)從原料生產(chǎn)到回收的全產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新。

▲任玉榮

當(dāng)新能源革命的浪潮席卷而來(lái)，唯智勇兼?zhèn)湔撸娇善评饲靶?。在眾多科研工作者?jìng)相涌入能源行業(yè)追波逐浪時(shí)，有一名女性科研工作者也融入其中，希望以自己的綿薄之力助力我國(guó)動(dòng)力電池材料研究前行。她是常州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院院長(zhǎng)、國(guó)家二級(jí)教授任玉榮。近年來(lái)，她帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)不僅在新能源電池材料基礎(chǔ)研究領(lǐng)域取得諸多創(chuàng)新成果，還面向國(guó)家重大需求和企業(yè)實(shí)際難題攻堅(jiān)克難，為行業(yè)發(fā)展作出了實(shí)實(shí)在在的貢獻(xiàn)。

創(chuàng)新制勝，突破瓶頸

隨著新能源汽車(chē)的普及，電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航問(wèn)題變得越來(lái)越突出。誰(shuí)的續(xù)航里程更高，誰(shuí)就更能獲得消費(fèi)者的認(rèn)可。而電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程，和一個(gè)重要的電池參數(shù)有關(guān)——能量密度。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，長(zhǎng)續(xù)航里程是新能源乘用車(chē)的首要技術(shù)指標(biāo)，在保證安全性的前提下，不斷提升能量密度是必然的發(fā)展趨勢(shì)。而三元正極材料的高鎳化，正是對(duì)能量密度的追求，也是目前一條主要的技術(shù)路線。然而，高鎳三元正極材料存在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差、表面殘鋰高等問(wèn)題，導(dǎo)致循環(huán)性能和安全性能差，是產(chǎn)業(yè)當(dāng)中亟待突破的科學(xué)技術(shù)瓶頸。

針對(duì)這一技術(shù)難題，任玉榮團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)開(kāi)展了從“前驅(qū)體晶粒定向可控生產(chǎn)” “雙原子摻雜協(xié)同界面包覆共修飾調(diào)控材料體相和界面結(jié)構(gòu)”到“單晶材料智能化生產(chǎn)”3個(gè)方面的基礎(chǔ)研究和技術(shù)突破，取得了具有國(guó)際領(lǐng)先水平的創(chuàng)新成果。項(xiàng)目研究解決了高鎳三元正極材料產(chǎn)業(yè)中存在的瓶頸問(wèn)題，獲授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利7件，制定標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)，并獲得2021年度省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

目前，項(xiàng)目研究成果已在湖南金富力新能源股份有限公司產(chǎn)業(yè)化，開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品已在深圳市浩然電池有限公司、河源云創(chuàng)新能源實(shí)業(yè)有限公司等新能源企業(yè)推廣使用。近3年來(lái)，這一項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用累計(jì)實(shí)現(xiàn)新增銷(xiāo)售收入21.15億元，新增利潤(rùn)2.40億元。

任玉榮深知，基礎(chǔ)研究是整個(gè)科學(xué)體系的源頭，是所有技術(shù)問(wèn)題的總機(jī)關(guān)，在整個(gè)創(chuàng)新鏈中具有至關(guān)重要的地位。2022年年底，她牽頭申報(bào)的國(guó)家自然科學(xué)基金區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目“多場(chǎng)耦合下高比能電池正負(fù)極表界面三維結(jié)構(gòu)演化機(jī)理研究”正式獲批立項(xiàng)?！斑@一研究就像是對(duì)電池盲盒空間進(jìn)行三維解析，奠定多場(chǎng)耦合材料界面研究理論基礎(chǔ)、突破高比能寬溫度動(dòng)力電池產(chǎn)品的續(xù)航能力和運(yùn)行安全等技術(shù)瓶頸，從而更好地服務(wù)地方產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。”任玉榮介紹，目前相關(guān)技術(shù)還在繼續(xù)深入研究中。

“做科研不是自?shī)首詷?lè)，‘面向國(guó)家重大需求，推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研深度融合’是我們一以貫之的理念。”任玉榮說(shuō)，電池就像是神秘的盲盒，各種復(fù)雜的物理、化學(xué)、電化學(xué)過(guò)程交織其中，產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)難度大。只有聚焦實(shí)際問(wèn)題，加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研融合，才能真正縮短從實(shí)驗(yàn)室到市場(chǎng)應(yīng)用的進(jìn)程，真正做到服務(wù)實(shí)際需求。

2019年，中國(guó)科協(xié)發(fā)布的“20個(gè)前沿科學(xué)問(wèn)題和工程技術(shù)難題”中明確指出，突破高能量密度動(dòng)力電池核心材料體系的技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)高能量密度動(dòng)力電池工程化，可從根本上緩解電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)“續(xù)航里程焦慮”問(wèn)題，加速推動(dòng)這一行業(yè)的發(fā)展，對(duì)振興中國(guó)汽車(chē)、保障能源安全、節(jié)能減排等有重要意義。

“石墨負(fù)極體系向硅基負(fù)極體系升級(jí)是推動(dòng)高能量密度實(shí)現(xiàn)的重要突破方向。但是，硅基負(fù)極材料存在較大體積膨脹和導(dǎo)電性差等本征缺陷及規(guī)?；a(chǎn)一致性差，嚴(yán)重影響了電池的安全性和穩(wěn)定性?！睘榱送黄七@一科學(xué)技術(shù)瓶頸，任玉榮帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)協(xié)同企業(yè)開(kāi)展合作，就“動(dòng)力電池用負(fù)極材料關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)及智能化生產(chǎn)”開(kāi)展系列技術(shù)攻關(guān)，取得了“多元協(xié)同改良天然石墨”“壓電效應(yīng)調(diào)控硅碳負(fù)極材料”“硅碳材料智能自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)計(jì)”3個(gè)方面的創(chuàng)新成果，突破了硅基負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)中存在的瓶頸問(wèn)題，共獲授權(quán)專(zhuān)利11件、實(shí)用新型專(zhuān)利40件、軟件著作權(quán)19件，發(fā)表文章24篇，制定標(biāo)準(zhǔn)6件。項(xiàng)目研究成果已在貝特瑞（江蘇）新能源材料有限公司和常州百利鋰電智慧工廠有限公司產(chǎn)業(yè)化，開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品已在三星SDI、SKI等國(guó)際新能源領(lǐng)域巨頭企業(yè)推廣使用。相關(guān)系列成果還獲得中國(guó)有色金屬學(xué)會(huì)工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

“材料，是一切高科技的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是國(guó)家硬核科技實(shí)力的根本?！比斡駱s深知，動(dòng)力電池產(chǎn)品的高安全性、高能量密度、高倍率性能、經(jīng)久耐用和更低成本，是決定其取得市場(chǎng)成功的關(guān)鍵因素，而材料從根本上決定著電池性能。她所帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)目前在材料體系研究方面已經(jīng)走在了國(guó)際前沿，“大家也正在努力，讓更多國(guó)外同行看到中國(guó)材料科學(xué)家為行業(yè)發(fā)展作出的貢獻(xiàn)”。

近日，團(tuán)隊(duì)成員在材料科學(xué)領(lǐng)域期刊《先進(jìn)科學(xué)》（Advanced Science）上發(fā)表論文，提出利用硅負(fù)極在充放電循環(huán)中的“體積膨脹”特性構(gòu)建了一種“序構(gòu)”材料。他們通過(guò)在硅碳核殼復(fù)合材料表面引入“主動(dòng)參與、主動(dòng)作為”的功能化壓電修飾層，利用合金化反應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力誘導(dǎo)壓電材料產(chǎn)生局域電場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，來(lái)獲得一定的功能性，從而更加有效地促進(jìn)界面鋰離子輸運(yùn)能力，同時(shí)緩解了合金化反應(yīng)引起的體積膨脹，從而維持良好的界面接觸。這一研究還揭示了具有壓電性能的表面修飾對(duì)于硅負(fù)極材料的改性機(jī)理，標(biāo)志著我國(guó)科學(xué)家在長(zhǎng)壽命硅基鋰離子電池負(fù)極材料上取得重要進(jìn)展。

研途有你，感恩同行

2007年，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)頒布《新能源汽車(chē)生產(chǎn)準(zhǔn)入管理規(guī)則》扶持新能源汽車(chē)發(fā)展。在政策引領(lǐng)與市場(chǎng)需求的雙重驅(qū)動(dòng)下，新能源材料及動(dòng)力電池領(lǐng)域的科研迎來(lái)新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

也是在這一年，任玉榮考入中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，師從于作龍教授，開(kāi)啟自己的博士生涯。回憶起這段學(xué)習(xí)經(jīng)歷，任玉榮感觸頗多。當(dāng)時(shí)她已結(jié)婚生子，只能把上小學(xué)的女兒帶在身邊?！澳嵌螘r(shí)間雖然辛苦，但是老師的辛勤教導(dǎo)讓我進(jìn)步很快，他的科研思路、選題理念及指導(dǎo)學(xué)生的方法也讓我受益至今?！彼f(shuō)，“于老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、對(duì)我們要求很?chē)?yán)格，卻又非常細(xì)膩。他看我邊帶孩子邊做科研很辛苦，常常讓師母關(guān)心、照顧我的生活?！?/p>

在恩師的指導(dǎo)和鼓勵(lì)下，任玉榮開(kāi)展了全新的開(kāi)放性課題研究，并很快取得突破。兩年后，相關(guān)研究成果“SiO/CNTs∶新型鋰離子電池負(fù)極材料”在《中國(guó)科學(xué)》雜志發(fā)表。

2022年7月，任玉榮當(dāng)選英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)會(huì)士。這個(gè)學(xué)會(huì)成立于1841年，是世界上歷史最悠久的化學(xué)學(xué)術(shù)團(tuán)體和歐洲最大的化學(xué)科學(xué)團(tuán)體之一。她的入選也說(shuō)明其在國(guó)際能源化學(xué)領(lǐng)域有一定影響力。

一個(gè)人的成長(zhǎng)離不開(kāi)老師的教育和培養(yǎng)。任玉榮說(shuō)，一想到自己的成長(zhǎng)歷程，就想起自己的恩師。如果沒(méi)有老師的指導(dǎo)和激勵(lì)，可能就沒(méi)有自己的今天?！叭缃穸鲙熞呀?jīng)去世，但每每遇到科研難題，我還是常常會(huì)感念他。”任玉榮說(shuō)，于老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和持之以恒的科研精神影響了自己的一生，“他要求我不論多艱難，都一定要堅(jiān)持把科研做下去，哪怕我在行政工作崗位上也沒(méi)有放下科研。”

厚誼長(zhǎng)存，深恩永志。任玉榮非常慶幸能夠繼承恩師“衣缽”，成為一名傳道授業(yè)解惑的師者。在老師的角色中，她也將這種甘為人梯、獎(jiǎng)掖后學(xué)的精神傳承下去。

任玉榮會(huì)在自己帶碩士、博士研究生的第一天，對(duì)他們提出3項(xiàng)能力要求。第一，要有獨(dú)立完成課題的研究能力，憑借內(nèi)驅(qū)力前行；第二，要不斷拓展自身的技能，具有良好的學(xué)習(xí)能力，善于從不同學(xué)科的交叉領(lǐng)域獲得啟發(fā)，進(jìn)而提升自己的科研能力和認(rèn)知曲線；第三，要有較好的寫(xiě)作能力。她坦言，現(xiàn)在的學(xué)生多是“00后”，個(gè)性獨(dú)立，不愿循規(guī)蹈矩，思維活躍，不走尋常路。這樣更要求老師能夠因材施教，賦予更多的耐心來(lái)引導(dǎo)，“有學(xué)生對(duì)自己的大論文體系不滿意，認(rèn)為如果按照老師的要求做雖穩(wěn)妥，但卻走了師兄的老路。遇到這種情況，我在肯定他們創(chuàng)新積極性的同時(shí)，會(huì)允許學(xué)生在自己的主線思路上進(jìn)行探索，但我會(huì)引導(dǎo)他們，讓他們避免漫無(wú)目的地試錯(cuò)”。

孔子說(shuō)，“三人行，必有我?guī)熝伞?，“教學(xué)相長(zhǎng)”也是任玉榮在教學(xué)育人上選擇的模式?！霸谂囵B(yǎng)學(xué)生的過(guò)程中，我感覺(jué)自己也在進(jìn)步?！碧依顫M天下，春暉遍四方。如今，她的學(xué)生已遍布各行各業(yè)，科研人員、公務(wù)員、教師……看到他們的成才，任玉榮有一種無(wú)法言說(shuō)的喜悅。

“21世紀(jì)科技發(fā)展呈現(xiàn)大融合、大交叉、大匯聚的趨勢(shì)。而作為一切科學(xué)的根本，材料科學(xué)更是一門(mén)多學(xué)科交叉融合的領(lǐng)域?！比斡駱s說(shuō)，立足這一融合大趨勢(shì)，以學(xué)科匯聚的理念來(lái)規(guī)劃未來(lái)團(tuán)隊(duì)、學(xué)院的建設(shè)成為必由之路。恰逢常州帷幄布局打造引領(lǐng)長(zhǎng)三角、輻射全國(guó)、全球有影響力的新能源之都，致力于將新能源汽車(chē)及動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)、新能源、智能電網(wǎng)等在內(nèi)的多條產(chǎn)業(yè)鏈“串聯(lián)成珠”，廣栽梧桐樹(shù)，筑巢引鳳來(lái)。藍(lán)圖已繪就，揚(yáng)帆正當(dāng)時(shí)。2019年年底，常州新能源研究院應(yīng)運(yùn)而生。在中國(guó)工程院院士吳鋒的指導(dǎo)和帶領(lǐng)下，團(tuán)隊(duì)以服務(wù)重大戰(zhàn)略需求和解決重大挑戰(zhàn)問(wèn)題為牽引，致力于圍繞新能源和新材料產(chǎn)業(yè)體系打造學(xué)科匯聚型實(shí)體建設(shè)研究院，在二次電池材料與技術(shù)、智能電池、柔性電池、電池回收等國(guó)家重大項(xiàng)目領(lǐng)域的技術(shù)攻關(guān)中發(fā)揮重要的作用。

產(chǎn)教融合，科教融匯

“科技創(chuàng)新，人才為本?！比斡駱s深知人才對(duì)于科研創(chuàng)新的重要性，所以她非常重視創(chuàng)新型人才和創(chuàng)新型團(tuán)隊(duì)的培養(yǎng)和建設(shè)。她鼓勵(lì)年輕人不僅要前瞻新方向，更要及時(shí)了解國(guó)際前沿和學(xué)科新進(jìn)展，學(xué)習(xí)新知識(shí)，不斷進(jìn)步。

任玉榮時(shí)常帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)去企業(yè)做調(diào)研，了解企業(yè)技術(shù)需求，確立團(tuán)隊(duì)研究方向，用科研解決實(shí)際問(wèn)題。她說(shuō)，“教學(xué)與科研并不沖突，通過(guò)產(chǎn)教融合、科教融匯，才能更好地培養(yǎng)國(guó)家需要的創(chuàng)新型人才。我們的研究一定要走產(chǎn)學(xué)研深度融合之路?！?/p>

2015年，任玉榮作為高級(jí)訪問(wèn)學(xué)者到美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校進(jìn)行訪學(xué)。看到更大世界的同時(shí)，她也被更大的世界看到?！霸谶@里，我看到了先進(jìn)的團(tuán)隊(duì)管理和前沿科研理念，其實(shí)國(guó)際前沿并非不可超越，未來(lái)我們做科研更有自信?！?016年回國(guó)，她繼續(xù)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)不斷學(xué)習(xí)、交流和實(shí)踐，以創(chuàng)新活力孕育科研成果。

溫婉如玉、春風(fēng)化雨，這是任玉榮給大家的第一印象。在學(xué)生眼中，她是一位要求嚴(yán)格、不怒自威的教師。她常說(shuō)，“無(wú)規(guī)矩不成方圓”，沒(méi)有制度就沒(méi)有高質(zhì)量的發(fā)展，“但寫(xiě)在墻上的不是制度，大家形成的習(xí)慣才是真正的制度?！痹谒磥?lái)，一支優(yōu)秀的團(tuán)隊(duì)必然會(huì)在長(zhǎng)期的嚴(yán)于律己中，迸發(fā)追求卓越的精神、革故鼎新的勇氣和堅(jiān)忍不拔的定力。

幾年間，團(tuán)隊(duì)青年科研人員取得了快速的進(jìn)步。團(tuán)隊(duì)相繼培養(yǎng)出江蘇省“333人才工程”中青年領(lǐng)軍人才等6人、江蘇省“青藍(lán)工程”中青年學(xué)術(shù)帶頭人7人、優(yōu)秀青年骨干教師16人、江蘇省突出貢獻(xiàn)中青年專(zhuān)家1人、江蘇省“六大人才高峰”高層次人才5人、江蘇省“雙創(chuàng)計(jì)劃”人才3人。團(tuán)隊(duì)還獲得江蘇省“青藍(lán)工程”科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、江蘇省優(yōu)秀學(xué)科梯隊(duì)等稱(chēng)號(hào)。

從2010年入職常州大學(xué)，13年來(lái)，任玉榮不僅見(jiàn)證了常州大學(xué)的發(fā)展，也實(shí)現(xiàn)了與材料學(xué)院的雙向奔赴與共同成長(zhǎng)。而對(duì)于材料學(xué)院未來(lái)的發(fā)展，任玉榮也有著自己的理解。首先，材料學(xué)院的師資隊(duì)伍是學(xué)院發(fā)展的“牛鼻子”，學(xué)科精度上升、層級(jí)高端化的前提是師資隊(duì)伍的高端化?！扒嗄晔菍W(xué)院未來(lái)發(fā)展最有活力、最有牽引作用的一股力量，年輕教師隊(duì)伍的高端化發(fā)展是學(xué)院未來(lái)發(fā)展的第一要素?！逼浯?，材料學(xué)院既要符合學(xué)校的定位，又要有自己的特色，就必須走“產(chǎn)教融合、科教融匯”的耦合新路徑?！白鳛槌Ｖ荽髮W(xué)第一個(gè)博士授予點(diǎn)單位和唯一的省級(jí)新能源材料與器件的產(chǎn)教融合基地，學(xué)院必須圍繞新能源做出自己的特色，在全國(guó)材料學(xué)科做出亮點(diǎn)。”

目前，任玉榮同時(shí)兼任江蘇省新能源汽車(chē)動(dòng)力電池制造技術(shù)工程研究中心主任，正致力于從電池材料到電池器件、電池包，再到電池回收的電池全生命周期布局平臺(tái)理念的研究，“雖然目前電池回收技術(shù)還沒(méi)有非常成熟，但這種全生命周期的理念是我們今后科研的重要方向。”

談及未來(lái)3到5年的規(guī)劃，任玉榮說(shuō)，從大的方面來(lái)說(shuō)，她希望帶好團(tuán)隊(duì)，發(fā)展好學(xué)院，提高學(xué)院學(xué)科水平，爭(zhēng)取獲批國(guó)家級(jí)科研平臺(tái)，建設(shè)國(guó)家一流學(xué)科；從小的方面來(lái)說(shuō)，希望能培養(yǎng)出自主創(chuàng)新的“四青人才”乃至國(guó)家級(jí)人才，自己在科研上取得進(jìn)展并獲得肯定。除了在應(yīng)用技術(shù)上創(chuàng)新，我國(guó)能源制造領(lǐng)域在基礎(chǔ)創(chuàng)新方面也須進(jìn)一步加強(qiáng)和延伸，國(guó)家和行業(yè)呼喚顛覆性創(chuàng)新技術(shù)。隨著動(dòng)力電池向“低碳化、高端化、智能化”方向邁進(jìn)，為突破“卡脖子”技術(shù)，任玉榮及其團(tuán)隊(duì)的使命和任務(wù)在肩?！靶兄t知愈進(jìn)，知之深則行愈達(dá)”，唯有手持創(chuàng)新之劍，才能一往無(wú)前。

櫛風(fēng)沐雨，不忘初心。習(xí)近平總書(shū)記在2021年兩院院士大會(huì)、中國(guó)科協(xié)第十次全國(guó)代表大會(huì)上強(qiáng)調(diào)指出，“科技攻關(guān)要堅(jiān)持問(wèn)題導(dǎo)向，奔著最緊急、最緊迫的問(wèn)題去”。未來(lái)，任玉榮和團(tuán)隊(duì)將依托省發(fā)改委平臺(tái)和材料學(xué)院的科研優(yōu)勢(shì)，繼續(xù)從國(guó)家急迫需要和長(zhǎng)遠(yuǎn)需求出發(fā)，在科教興國(guó)、能源興國(guó)的戰(zhàn)略道路上貢獻(xiàn)一份力量。