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孙学良:研发固态电池的科学家

日期:2021-12-23    来源:陕西日报  作者:杨露雅

国际储能网

2021
12/23
09:08
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关键词: 固态电池 孙学良院士 氢氧燃料电池

感谢一路上帮助过我的人,感谢西安理工大学的支持,感谢我的夫人李如英女士。当选院士对我来说是一个新的起点和动力,今后我也会好好计划,争取在固态电池领域为中国作更大的贡献。

“那天我记得特别清楚。当时我正在医院接受眼睛的手术,突然接到了自己当选院士的消息。因为刚做完手术,一只眼睛还蒙着纱布,医生不让看手机。所以直到晚上,我才开始一一回复大家祝贺的消息。”孙学良笑着回忆那天的情景,也回忆起了一路走来的故事……

见贤思齐 在学术道路上一往无前

1981年,孙学良考入天津理工大学,受父母工作影响,他选择了材料科学与工程专业。毕业后,孙学良留校工作。两年后,因为觉得自己知识储备不够,他又考入天津师范大学固体物理专业,攻读硕士学位。硕士毕业的孙学良又工作了4年,之后赴英国曼彻斯特大学材料化学专业攻读博士学位。等到博士毕业时,他已经36岁了。

经过5年2站的博士后工作,孙学良获得担任加拿大西安大略大学助理教授的机会。之后,他仅用了8年时间就从助理教授做到了教授。对于他的“大器晚成”,同事不时会和他开玩笑,但孙学良却说:“Goodenough先生是在他57岁快退休时才开始研究电池,最后在97岁高龄时获得了诺贝尔化学奖,我还不算晚。”

Goodenough被称为锂电池之父,他在75岁时发明了如今比亚迪电动汽车所使用的磷酸铁锂电池,90岁时提出要发展全固态电池——如今这早已成为电池行业最热门的研究领域。Goodenough的科研经历给了孙学良很多启发,激励着他在学术道路上越走越远。

多次转换专业的经历,让孙学良掌握了材料学、物理和化学等方面的知识。丰富的学科背景为他之后进入新能源电池行业奠定了坚实的基础。“新能源电池行业是一个交叉性的领域,虽然我上学时对这个问题认识得不是很深入,但后来这些其他专业的知识在解决一些问题时非常有用。”孙学良说。

刻苦钻研 开启科研新篇章

1999年,是孙学良科研道路上一个重要的转折点。那一年,他从英国来到加拿大温哥华的英属哥伦比亚大学做博士后,开始接触并正式转入新能源行业。

当时,温哥华有世界上最大的燃料电池公司——巴拉德动力系统。因此,孙学良接触到了氢氧燃料电池,也有了转入新能源行业的想法,特别是想做氢氧燃料电池的研发。“当时我和我的导师一致认为,新能源行业及如何解决与能源相关的问题,应该是世界未来几十年的发展方向。”孙学良说。

之后,孙学良便给研究氢能源电池方面的一位著名专家写信,希望能去他的组里学习。可专家因为他没有相关基础而拒绝了。

“其实那时候,我花了几个月时间,看了200多篇文献,对氢氧燃料电池有了一些想法。于是,我把这些想法及如何解决的思路都列了出来。这位专家看完以后很吃惊,说我虽然没搞过氢氧燃料电池,但知道里面的很多东西,便给了我机会。”靠实力说服专家的孙学良最终进入了这个世界顶级的课题组,开始了氢氧燃料电池的研究。

一年以后,孙学良便取得了重大成就。因为有材料学的基础,孙学良便想到将碳纳米管应用到燃料电池中,作为催化剂的载体。将纳米技术和氢能源两大领域结合起来,这在当时是一项非常超前且有重大意义的成果,奠定了纳米技术在能源领域的应用基础。孙学良凭借这一发现,在2004年得到了加拿大西安大略大学助理教授的职位。

2007年,孙学良成为加拿大首席科学家。学校因此缩短了他授课的时间,让他有了更多的时间投入科研,也有了更多的经费。之后,因为一系列重要研究成果,2012年,孙学良晋升为教授。从助理教授到教授,孙学良仅用了8年时间,而对于一般人来说,这通常需要12年左右。

密切合作 助力国内电池技术发展

固态电池被称为下一代电池,是孙学良团队目前主要的研究方向。和现有的电动汽车锂离子动力电池相比,固态电池更安全、续航里程更远。“固态电池领域是现在全世界都在竞争的领域,谁先掌握了这项先进技术,谁就可以占领全世界的市场。”孙学良说。据悉,孙学良团队在该方面的研究已经处于世界先进水平。

为推动中国固态电池技术发展与产业化,2017年,孙学良团队与中国动力电池创新中心、国联汽车动力电池研究院在加拿大成功创建了“全固态电池联合实验室”。项目进展非常顺利,因此一年后,国联汽车动力电池研究院在西安大略大学孵化中心成立了全资固态电池公司。该联合实验室和公司聚集了全球电池领域的杰出人才,专注于从基础到电池原型的固态电池研发,成功开发出超高离子导的新型固态电解质,取得了一系列原创性成果,被中央电视台重点报道。

2017年,受到自己曾经带过的博士后、西安理工大学材料科学与工程学院副院长李喜飞的邀请,孙学良来到西安理工大学兼职任教。2017年11月,孙学良受聘西安理工大学双聘院士,创建了先进电化学能源研究院,并担任院长。在此基础上,邀请顶级材料学家张久俊院士加盟,成立了孙学良、张久俊院士联合工作室。针对我国缺乏高影响力学术期刊的现状,2018年,孙学良与张久俊在上海大学联合创建了顶级国际学术期刊Electrochemical Energy Reviews,影响因子达28.9,成为当前国内影响因子最高的学术期刊。

谈到来西安理工大学任教的原因,除了学术方面的考量外,孙学良说:“当时我来到西安理工大学时已经晚上7点多了,进门看到学校的书记、校长、副校长和人事处处长等一大屋子人都在等着我,我感到学校很重视这个事情,这让我很感动。”

因材施教 量身定制培养方案

对于学生的培养,孙学良有自己的一套体系。每个学生入学时,孙学良均会和对方进行一次深度谈话,询问他们的目标和学习计划,然后按照学生的意愿为他们“量身打造”最适合的学习和培养方案,并根据实际情况及时调整,真正做到因材施教。

2015年,赵阳从西北工业大学毕业,开始跟着孙学良读博士。在谈话中,赵阳说自己的目标是毕业后能回到西工大当教授,孙学良说:“好,那我们就按你的目标来计划,四年以后保准你能回西工大做教授。”

一年后,赵阳的目标发生了变化,他找到导师孙学良说:“我现在想留在国外当教授。”孙学良说:“好,但在国外做教授首先英语要好,所以我们要重新计划。”于是,赵阳被安排在了一个全是外国人的办公室。

因为有了明晰的目标,赵阳在毕业时以第一作者的身份发表了14篇文章,再加上跟其他人合作的成果,他在博士期间已发表了60余篇文章。

2019年,孙学良推荐赵阳去美国伯克利大学做博士后。一年半后,孙学良所在的西安大略大学招聘教授,赵阳顺利入职。2021年9月,赵阳成为西安大略大学助理教授,和孙学良院士在同一个系。“老师和学生在同一个系工作,这在我们学校原本是不允许的,赵阳和我算是开了先例。当然这也是因为赵阳真的非常优秀。”孙学良说。

刘健是孙学良带的硕士生,与赵阳不同,他入学时没有明确的目标,他告诉孙学良,读硕士是为了能找到好工作。

后来在上课过程中,孙学良发现这个学生素质很高,便私下找他谈话,开导他说:“你愿不愿意先来我课题组里做些实验,感受一下做科研的魅力。”刘健听从了他的建议,而且在实验室做得很好。孙学良又鼓励他读博士,目标逐渐清晰的刘健在博士期间发了很多高水平文章,并获得加拿大政府资助的博士后奖学金,孙学良又推荐他去美国国家实验室做博士后。

起初只想找个工作的刘健,如今已经是温哥华哥伦比亚大学的助理教授。刘健的岳父、岳母是国内教授,很感激孙学良,说他改变了刘健的一生。

和孙学良一起在西安理工大学共事的李喜飞,是他曾经带过的博士后,也是他在电池方向上培养的第一位学生。2008年,两人因电池而结缘,之后便开始了长达一年的电话沟通。2009年,孙学良邀请李喜飞来加拿大读博士后,还推荐他申获了每年5万加币的奖学金。“我在电话里就能感觉到孙老师是一位很和蔼的老师,没有架子。但其实那时候,孙老师在加拿大已是很有名的学者了。我选择去加拿大,也是因为敬重孙老师的人品。”李喜飞说。

“每个学生都是不一样的,自己有目标的,我带起来就相对容易些。没有目标的,或者目标容易改变的学生,我也很乐意引导他们,让他们找到更适合的道路。”孙学良说。

孙学良在西安大略大学做教授的20多年间,培养了大约140名学生,其中80%是中国人。如今,他们中已有50人学成归国,其中有“青千”4人、“杰青”1人,1人入选“国家百千万人才工程”,2人担任 Electrochemical Energy Reviews 期刊执行主编。“我也是有计划地给国内培养人才,他们能在科研方面取得成就,为国家作贡献,我感到很骄傲。”孙学良说。

对于在学术道路上攀登的年轻人,孙学良也给出了自己的一些建议。他认为,搞科研首先要有耐心,不能浮躁;其次,科研道路上肯定会遇到各种困难,所以勇气很重要;另外,只有激发出自己对科研的兴趣,才能有斗志。最后,孙学良院士还建议年轻人要注重全面发展各种能力,要学习如何更好地融入社会,学会自我管理。

虽然工作很忙,但孙学良还是会抽空运动,无论是篮球、乒乓球、羽毛球、网球,还是游泳、高尔夫等,他都很擅长。在学生眼中,他是一位标准的运动达人。

“我一直告诉学生,在搞好科研的同时,也要注重综合能力的培养。我觉得对年轻人来说,这也是非常重要的一点。”孙学良说。


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