「TR35」上海交大祖丽皮亚·沙地克：致力于电池安全稳定，她却期待科研中的“不期而遇”

导语

每一次技术革新的背后，都是以人才成长为脉络，捕捉紧跟这一脉络，成为前往下一次技术革命的捷径。

《麻省理工科技评论》自1999年起每年都会从世界范围内的新兴科技和创新应用中对35岁以下、且对未来科技发展产生深远影响的创新领军人物进行遴选，最终形成一份全球创新青年英雄榜——“35岁以下科技创新35人”（Innovators Under 35，简称TR35），涵盖但不限于生物技术、能源材料、人工智能、信息技术、智能制造等新兴技术领域。

今年，青年科学家故事在上海续写，新一届TR35评选的主角将在现场亮相。

“对我们年轻的科技工作者来说，有一个很大的挑战：怎么做出自己的特色？”在对上海交通大学机械与动力工程学院副教授、博士生导师祖丽皮亚·沙地克的采访中，她抛出了这样的一个问题。

在长期的科研中，如何培养出自己的科研品味，塑造出自己的科研特色，是许多青年学者所遇到的共性挑战。

在入选中国区2023年“35岁以下科技创新35人”（以下简称“2023 TR35（中国）”）之际，祖丽皮亚回顾了自己的科研经历，对上面的问题坚定地给出了一个回答：“实实在在的为电化学储能领域，开发出低成本、高安全、高性能新型电极材料，为储能领域、国家双碳事业，做出自己的贡献。”

01. 探索新型电池，

金属锂的“文艺复兴”

新型电池，这已并不是一个“新”话题。现有的锂电池，很多时候并不能满足各行各业的需求。

关于现有锂电池缺点的讨论并不少见，其中不乏对于其能量密度低的诟病。对于新能源汽车来说，能量密度低，也就意味着相同单位下，能实现的续航时间短。

“为了满足新能源汽车里程相关的需求，我们正面临着如何开发高比能、高安全、高性能的二次电池体系的挑战。在新型电池的开发中，我们不能再用传统的一些材料。”祖丽皮亚与团队的尝试，便是使用金属锂等高比容量的材料替换石墨电极，同时搭配高性能的正极材料，电池的能量密度有望突破500Wh/kg，相当于现在水平的两倍。

看似金属锂是一个新选择，但其实在未有石墨之前，早在上世纪70年代，锂电池刚刚诞生之际，金属锂便已纳入人们的考虑范围。“会生长树枝状的锂晶体，进一步引起安全隐患。”

“我们现在依然面临这个问题，所以我们想逆向分析，搞清楚金属锂为什么会出现安全问题，从而提升金属锂的安全稳定性，以及其电化学充放电效率与循环寿命。”

带着这个问题，祖丽皮亚与团队开发了一系列精准表征技术，也就是分析金属锂的失效机理，在此基础上，开发了一系列的高性能的复合电极材料，即复合锂金属材料。“我们致力于提升锂金属材料与电解液界面的稳定性与安全性，一方面，我们探索什么样的组分对于界面来说是好的组分，另一方面，我们也想从锂金属本身出发，开发复合金属锂负极，提升电化学性能。”

02. “没有给自己留过退路”

坦然面对，活在当下

“走到现在，基本上没有给自己留过退路，只是一直往前走。”

因为喜欢化学，高考便选择了上海交大的化学工程专业；因为在本科阶段参加电池相关的科研项目时，感到发自内心的热爱，就选择了硕博连读；因为博士毕业之际偶然遇到很好的机会，便前往美国读博后……在祖丽皮亚的经历中，很难看到对未来、未知的焦虑与纠结，她的选择总是干脆又果断。

“生活中变数太多，一味地放眼于将来，只会让人囿于焦虑地困境。所以，我就想踏踏实实走好每一步，活在当下，只专注眼前事。”祖丽皮亚这样说道。

尽管每次选择都足够坦然，但在科研路上，完全不焦虑也几乎不可能。瓶颈、碰壁，是每个基础科研工作者都会遇到的挑战。

开发新型高能量密度的钠离子电池关键材料，是祖丽皮亚从硕博阶段一直持续至今的一项工作。不过，在刚刚涉足这个领域的时候，她却“原地踏步”了很久，“当我们研发出一种新型正极材料并分析储钠机理时，发现了一个独特的现象，但无法保证这个现象正确与否，感觉自己实验肯定是出错了。”

“当时已经是硕博连读的第三年，身边的同学正在不断发论文，效率很高，而自己还在反复去做同样的事情，反复去验证同一个问题，精神压力非常大。”祖丽皮亚坦言。

像许多刚刚走上科研路的学生一样，祖丽皮亚也曾想过退缩，在这个时候，她的导师、复旦大学傅正文教授鼓励她再往前走一步。于是，在近两年的时间中，祖丽皮亚反复进行实验，采用精准的先进表征手段，借助第一性原理的模拟方法，解释为什么此类新材料呈现出独特的储钠机制，最终发表的论文得到了领域内同行的高度认可。

“回过头来看，这个难题的突破，当时学到的东西非常多，也为后续更好的发展做了积累与沉淀。”

不期而遇的实验数据，可能不是错误，而是令人兴奋的发现。也正因此，在后续的科研路上，祖丽皮亚坦然地接受科研中的“不期而遇”。

在美国攻读博后期间，在对金属锂的界面进行定性、定量分析中，祖丽皮亚又一次遇到了这一情况：有一项组分和前期文献报道有所不同。祖丽皮亚多次重复实验，确保结果没有问题。为什么会有这样的现象？为什么同行的研究中这个组分反而被排除了？祖丽皮亚开始了一系列的研究，并解释清楚其存在、形成的机理，最终成果发表在Nature Nanotechnology上，得到了领域内同行的一致认可。

03. 申报2023 TR35（中国）：

回顾来路，看清前路

近日，祖丽皮亚以自己长期在高性能储能电池领域的科研成果，入选中国区2023年“35岁以下科技创新35人”。

“去年申报2023 TR35（中国）这一项目的时候，我总结了过去几年自己在科研中的创新点。”祖丽皮亚说到，申报的过程就像一次回顾，回头看看自己走过的这些科研路上开出的花、结出的果，哪些真正对领域起到了促进的作用。

“准备这个材料的过程中，我凝结出了很多新的问题，也对自己想要深挖的科研路线，有了更深的理解。”

近年来，我国在能源转型、节能减排方面的脚步日趋加快。而这也给基础研究提出了更高的要求：如何贴近实际需求，让实验室的科研得以放大、走进产线？

面对未来，祖丽皮亚希望自己能面向解决电池本质安全问题，进行一系列开发。“要解决电池本质安全问题的时候，还是要聚焦于全固态电池。所以我们目前也正在做全固态电池的开发，包括其新型材料的开发，同时也在研究界面的兼容性、新机理。”

17岁，祖丽皮亚从新疆来到上海求学，而今，她已度过了另一个17年。在她眼中，上海已可以算作她的半个家乡。“这是一个开放包容、充满活力的城市。”而更重要的是，对于一名科研工作者，从相关领域的政策扶持，到人才计划、项目支撑，上海对于科研工作者，有一以贯之的支持，“这些都为我们在储能领域以及其他相关领域的科技创新，提供了很大的保障。”

做最好的准备，祖丽皮亚正坦然迎接科研路上“不期而遇”的美。

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编辑：蓝悦