紧跟国家需求做科研科技视点·科技自立自强青年奋勇担当②

个人资料:

黄嘉琪，1984年出生，2003年至2012年就读于清华大学化工系，获工学学士和博士学位。2016年8月加入北京理工大学“人才特区”前沿交叉学科研究院，任预聘副教授，2019年晋升为长期教授，主要从事高比能量电池的能量化学研究。

不久前，黄嘉琪获得了第17届中国青年科技奖。该奖每两年颁发一次，特别奖只授予10人。

随着动力锂电池行业的快速发展，商用锂离子电池的能量密度已经接近理论极限。为了在未来的产业竞争中赢得先机，国际科学家正在寻找有价值的下一代电池新系统。由于一批研究人员的努力，中国在这一新领域的基础研究和应用探索方面都处于世界前列。黄嘉琪是其中的佼佼者。

打破锂硫电池应用关键瓶颈，开展高质量原创工作。

要成为高比能量电池，黄嘉琪说他正处于合适的时机。读博士时，他研究碳纳米材料，开发了一种制备超长碳纳米管的新方法。他的科研成果很好。2011年，他博士学位的最后一年，他有一个强烈的想法:将研究成果进一步推向应用。

当时学术界希望找到能量密度更高、成本更低、寿命更长的新体系电池，锂硫电池被认为是新体系电池的重要发展方向之一。

黄嘉琪向记者解释了他最初的计划:“硫绝缘导致电极导电性差。从电极材料的基本特性入手，我想利用碳纳米管优异的导电性，打通锂硫电池应用中的一个堵点。”

锂硫电池走向实用化，研究人员面临两个关键瓶颈:阴极动力学慢，如何解决？阳极接口不稳定，如何处理？要解决问题，必须了解锂硫电池的反应原理，从根源入手。

“就好像只有熟悉树干，才能知道一棵树的全貌。处理导电性之类的问题，不过是树枝上的纠缠。”抱着探索“树干”的想法，黄嘉琪决定“追根溯源”——开展锂硫电池能量化学基础研究。

挑战接踵而至。因为是全新的电池系统，国际上还缺乏一个完整的研究范式。从设计实验方法、测试方案到分析数据，一切从零开始。

经过近10年的暴跌，黄嘉琪一步步逼近答案:2016年，从无到有，提出了催化剂加速锂硫电池反应动力学新原理；2019年提出了锂硫电池催化剂设计的新方法。之后，进一步揭示了锂硫电池金属锂阳极固液界面不稳定的机理。

“科研，科研，科研。”黄嘉琪把这个词重复了三次。他说他的生活很简单。他把所有的时间都花在实验室里，但他总是对科学研究有新的想法。他过着充实快乐的生活，不觉得累。

凭借一系列出色的研究，黄嘉琪团队获得了国际同行的广泛关注，相关论文成为其所在领域的重要文献。三十多岁的黄嘉琪已经成为世界锂电池研究领域的著名学者之一。

今年8月，黄嘉琪的作品——《锂硫电池的电催化原理与方法》获得中国粒子学会自然科学一等奖。“学界的肯定是对这项工作的阶段性总结。”他说，虽然还有很多工作要做，“我已经准备好闯入一个新的无人区”，进行高质量的原创工作。

既是专家又是“匠人”，国家需求是团队快速成长的关键。

黄嘉琪提到的新“无人区”之一就是完成锂硫电池的应用验证。

化学的研究讲究“以大为美”，锤炼了黄嘉琪的科研“美学”:“如果我们在实用的方向上推进，我们的工作就会更加完美。”

虽然制作小电池样品和设计商用大电池的合成路径大同小异，但实际试制涉及到工艺验证、参数调整等琐碎工作，让很多人望而却步。

“做科研不是自娱自乐。”与清华大学团队合作，黄嘉琪带领团队既当专家又当“工匠”，一遍遍煅烧、抛光、测试样品，关都难关，解决了锂硫电池大规模生产的技术和工艺难题，为今后实用化打下了坚实基础。

黄嘉琪是名副其实的“校长”。博士期间获得2011年清华大学特别奖学金。做了独立研究后，他带领团队攻克了一个又一个难题。

"我们必须了解所研究的问题，并准确判断其发展方向."黄嘉琪回答说，科学研究其实是一种愚蠢的努力，他自己也有进步不顺利的时候，但因为打下了扎实的基础，看了大量的文献，他知道这是一个现实的问题。“看大方向，看国家需求，我们有信心克服前进道路上的困难。”

目前，新系统电池的研究方兴未艾，黄嘉琪继续前行。近年来，围绕未来5到10年锂电池的技术需求，黄嘉琪布局了多个前沿课题:锂金属电池、锂电池高效快速充电、智能传感和安全储能……他和他的团队一次次引领前沿，取得丰硕成果。

以锂金属电池为例，锂金属电池由于负极比容量高，是下一代高比能量电池的有力竞争者。针对锂金属电池工程化遇到的接口不稳定、安全隐患等痛点，黄嘉琪带领团队深入剖析原理，解决应用中的“卡脖子”问题。其博士生导师严冲提出了锂金属固液界面反应中的双电层效应，得到了学术界的广泛认可，为构建固液界面形成过程的完整链条提供了新的视角。

近年来，黄嘉琪迎来了收获期。2018-2022年连续五年入选科瑞威安全球高被引科学家，其中2021-2022年入选材料科学和化学领域。

“我很幸运，赶上了科技创新的黄金时代，满足了国家的需求，找到了自己的研究兴趣，充分发挥了自己的研究能力。”回顾10年的科研经历，黄嘉琪认为，中国新能源产业的发展需求是他本人及其团队快速成长的关键。

不同材料制成的电池系统自然禀赋不同，适用的应用领域千差万别。黄嘉琪表示，在双碳目标的推动下，中国发展新能源技术更加迫切。团队将紧扣国家需求，找准应用场景，努力用积累的成果服务于生产生活。

学生成长为人才是最幸福的事。

在学生的眼里，黄嘉琪既是老师又是亲密的兄弟。

得益于北京理工大学的资助政策，黄嘉琪在2016年加入公司后，迅速组建了一支学术团队。许睿是他加入北京理工大学后的第一个硕士研究生。黄嘉琪向许睿介绍了他的研究项目前景，并邀请他加入团队。“黄老师很亲切。我们像同龄人一样交流，聊得很开心。”许睿回忆起他和老师的第一次见面。

在黄嘉琪攻读博士期间，许睿在锂金属电池领域做出了许多创新。今年6月，我还获得了北京理工大学学生的最高荣誉——徐特立奖学金，该奖学金每年只颁发给5名博士生。

2018年，许睿独立完成了第一项研究工作，但发表论文时并不顺利。他连续被两家学术期刊拒绝。当他沮丧的时候，黄嘉琪肯定了他研究的独创性，认为质量很高。经过不断完善，论文发表后影响力巨大，5年间被20多个国家的科研人员引用400多次，极大地增强了许睿的科研自信。

阎崇是黄嘉琪的第一个博士生。2015年8月在清华大学化工系考察，原计划两年后回河南师范大学工作。黄嘉琪看中了他的科研潜力，鼓励他到北京理工大学攻读博士学位。

在北京理工大学，阎崇的科研能力得到了充分的展示，短短三年就拿到了博士学位，比培养计划提前了一年。之后，在黄嘉琪的推荐下，他去清华大学做博士后研究，并入选国家博士后创新人才支持计划。2021-2022年，颜冲连续两年入选科瑞威安全球被引科学家，成为锂电池研究领域的新星。

“看着学生成长成才，是我在教研工作中最开心的事。”黄嘉琪说。

只要有机会出国交流，黄嘉琪会鼓励学生申请并积累国际学术交流经验。有一次，阎崇希望去瑞典参加一个为期两个月的访问。然而，昂贵的机票让他很为难。在向老师解释了他的担忧后，黄嘉琪二话没说，立即表示了支持。“在黄老师心中，学生的成长永远是第一位的。”

在采访中，黄嘉琪提到了他的导师清华大学教授费薇的影响。“魏老师支持学生自由探索。只要学生想清楚了自己想做什么，就会全力帮助我们。“黄嘉琪说，和学生在一起，他继承了老师的理念。

平等互助，黄嘉琪与学生一起成长。刚到北理工的时候，黄嘉琪急需建立自己的实验室，很多都是他和他的学生一个个挑选组装的。“我们就像一个白手起家的创业团队，一个战壕里的战友。”

近年来，黄嘉琪的团队从两三个人逐渐成长为30多人的创新团队。在北京理工大学“青年科学家工作室”项目的支持下，黄嘉琪也在与具有跨学科背景的年轻团队一起，面向国家需求，不断进行新的探索。

展望未来，黄嘉琪认为，国家需求为新能源的发展提供了强大的动力。目前国内科研条件和生态在快速改善，人才自主培养质量越来越高，为青年人才发展提供了更大的舞台。

人民日报