復旦大學水系電池研究中心執行主任、博士生導師晁棟梁——
在科研「無人區」闖出一片新天地
人物小傳
晁棟梁，復旦大學水系電池研究中心執行主任、化學與材料學院先進材料實驗室青年研究員，博士生導師，科睿唯安高被引科學家，上海市高層次引進人才專家、國家高層次引進人才計劃（國家四青）獲得者。2020年加入復旦大學，獲上海市科技青年35人引領計劃、【麻省理工科技評論】科技創新35人、中國電化學青年獎等獎項。
從手機、電腦到智能家電，從電動單車到新能源車，到充電站、數據基站、航空航天航海器材，電池的身影無處不在，已成為現代生活中不可或缺的一部份。然而，電瓶車電池爆燃、電動汽車爆燃、手機電池爆燃……由電池引起的安全事故時有發生，電池安全問題備受關註。有沒有即使火燒、刺穿、水洗都不會發生自燃自爆事故的電池？復旦大學先進材料實驗室青年研究員、博士生導師晁棟梁研究的電池——水系電池，就是這樣的電池。
與傳統使用有機電解液的鋰鈉離子電池不同，水系電池以水作為電解液溶劑，能夠耐高溫、耐外力撞擊，不易爆燃，而且安全環保。基於水系電池相較於傳統電池的優越性，晁棟梁的研究不僅使電瓶車電池可以上樓入戶充電，也為「上天入海」的航天航海器材提供了更環保、安全的電池解決方案。
「引領才有價值」，這是晁棟梁經常掛在嘴邊的一句話。正是帶著這個信念，晁棟梁在少有參照系的世界科技前沿「無人區」不斷探索，闖出了一片新天地。
安全環保，讓電池可「上樓」充電
「面向世界科技前沿」「具有全球視野」「有創新影響力」，這是晁棟梁入選「上海科技青年35人引領計劃」時的頒獎詞。大學本科主修材料學專業的晁棟梁，在博士階段最先接觸的是鋰電池，經過反復實踐與思考，逐步將視線聚焦到當時還只有極少數基礎研究人員涉足的新型水系電池領域，探索電池研發的新風口。
「鋰資源成本高且用於生產鋰電池的原料中國儲量少，而水系電池兼具有安全、環保的優點，符合國家能源安全的布局。」晁棟梁說。水系電池因其支撐環境為水溶液，對比其他電池技術，最核心的優點是安全，防火抗摔耐磨損，而且，在廢棄後能夠自然降解，甚至可以歸為生活垃圾，對環境幾乎沒有負擔。
在復旦大學，水系電池是基於中國科學院院士趙東元教授領銜的介孔材料技術基座「長」出的安全儲能設施套用，是一個國際材料科學界的前沿領域。從海外求學歸來的晁棟梁，入師趙東元院士麾下，一頭紮進這個全新領域。
找準了目標，並不斷探索，成果隨之而來。
2018年，晁棟梁與團隊完成了首篇水系鋅離子電池的綜述，目前該論文已有1800多次的參照。隨後，2020年他又受邀在【科學】子刊上對水系電池發展藍圖進行了更為詳細的總結，該論文被譽為水系電池領域入門必讀的經典綜述，目前已有1300多次的參照。
截至目前，晁棟梁的團隊已在高影響力的國際期刊上發表論文150余篇，被參照25000余次，H指數為76。晁棟梁獲得了2023年度EES Lectureship Award——旨在支持全球在能源與環境科學範圍內從事研究的年輕科研人員的獎項，他還入選權威的【麻省理工科技評論】「35歲以下科技創新35人」。
2023年11月，水系電池研究中心（復旦大學-交投倬粵校企聯合）成立，趙東元院士任中心主任，晁棟梁任中心執行主任。晁棟梁在水系電池的基礎研究與套用邁入新征程。
當下，晁棟梁正帶領團隊持續攻關，在確保穩定安全的前提下，進一步突破當前水系電池能量密度的極限，推動其在高安全需求（如基站電源、生物電源、水域/海域移動儲能等）和低成本動力需求（如兩輪電動車、電動汽車、規模儲能等）領域的套用示範及規模化推廣。
實驗室直接接駁生產線
「讓基礎科研貼近生活，讓研究可以落到實地，枯燥的事情就更有意義和動力了。」晁棟梁說。
科技改變生活，科技成果的價值在於運用。
「實驗室是理想狀態，但套用在實際場景中，涉及方方面面，比如如何把電引出來，如何系統整合，外殼用什麽材料，這些都是非常重要的。」晁棟梁說。於是，他主動「走出」實驗室，「靠近」產線、貼近市場，促進產學研深度融合，推動新型水系電池技術的傳播、套用與商業化行程，讓成果迅速轉化為生產力，賦能生產生活。
晁棟梁帶領團隊與政府、企業不斷合作，獲得多家大型企業的資助，帶領團隊建設了全國第一條水系電池GWh級生產線。
高校直接接駁生產線，打通了成果轉化的關鍵堵點。這是復旦大學的一項創新。
晁棟梁說，以往任何一項大規模拓展的新技術，通常需要3-5年的技術孵化，才能真正用到產品上。個中緣由之一是，實驗室裏的研究往往基於非常小的器件，是處於理想化情況下進行的分析和測試，一旦集中放大並套用到生產線，常會發生不可預期的變動。實踐中，將實驗室每一次成果放大、復刻至生產線，都需要爬坡過坎。
復旦大學直接接駁生產線，讓研發和套用貼近市場，科技轉化觸手可及。
正因為此，也吸引了各方的關註和投入。目前，水系電池技術得到國家重點研發計劃支持，中國、新加坡兩國政府將對該專案投入3000萬元人民幣；復旦大學攜手上海寶山區成立相關公司，培養職業經理人專門服務於先進材料實驗室的成果轉化和技術轉移；知名企業投資1200萬元用於水系電池研究中心的建設，企業不設預期、不客製方向，只有一個訴求：成果能夠直接套用。
晁棟梁說：「需求側不斷撬動著新研發，市場有需求、企業有魄力、政府有支撐，對基礎研究來說，這是理想的催化劑。」
從生產實踐中尋找「改良因子」
「做科研就是不斷發現問題，不斷研究問題，不斷解決問題……迴圈反復。對於科研人員來說，耐心、韌性特別重要，此外，熱愛和興趣也必不可少。」晁棟梁說。
成為老師後，晁棟梁除了自己做研究，培育學生也是他的重要職責。獨立自主學習與不斷發散思考是晁棟梁在科研時對自己的要求，也是他現在對學生們的期望。
他希望學生們能夠自由發展。為了促進新興電池領域的研究者進行經驗交流，在讀書期間他建立了鈉離子電池研究群，工作後又建立了水系電池研究群。新興領域中可利用的現成資料有限，新入行的同學們可以在群裏提出疑問、請教他人，以此推動整個研究領域的發展。
他總是鼓勵學生不斷尋找解決問題的方法。
比如，在將研究成果轉化為產品的過程中，中試時材料量產的均一性是一個需要攻克的問題。在產線上要透過有機組合拼裝，經歷無數次枯燥實驗和反復的推倒重來，團隊才一步步將實驗室成果往前推進。有時，在偵錯數月後依舊沒有太大進展，研究團隊的學生們難免情緒低落。
這時，合作企業讓晁棟梁「計從中來」。產線上發現的問題，還得回到產線上去找答案。上海是唯一一個集結了幾乎所有電池大廠的城市，寧德時代、特斯拉、比亞迪等都在這裏建有基地。他把學生們派往華為、寧德時代等大廠，在產線上實地感受學習這些企業打磨產品的方式和態度，也鼓勵年輕學子從生產實踐中找到「改良因子」，倒過來啟迪、反哺實驗室研究。
事實證明，這樣的方式管用。團隊磨礪了決心，也有了實際經驗去克服困難，更為下一步科研創新打下基礎、埋下種子。
「吃苦耐勞是必備的科研品質，但我感覺更重要的還是熱愛。在上海這座科技之都，我們可以綻放無數科技夢想，理應大有作為。」晁棟梁說。
