带领团队探索电池新体系，北京理工大学教授黄佳琦——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）

黄佳琦课题组实验室一角，架子上为正在测试的电池样品。

丁小青摄

人物简介：

黄佳琦，1984年出生，2003年至2012年在清华大学化学工程系学习，获得工学学士及博士学位，2016年8月，以预聘副教授加入北京理工大学“人才特区”前沿交叉科学研究院，2019年晋升为长聘教授，主要开展高比能电池能源化学研究。

前不久，黄佳琦摘得第十七届中国青年科技奖特别奖。该奖项两年颁布一次，特别奖只授予10人。

随着动力锂电池产业快速发展，目前商用锂离子电池能量密度已经接近理论极限。为了在未来产业竞争中赢得先机，国际科学家正寻找有价值的下一代电池新体系。得益于一批科研人员的努力，在这条新赛道上，无论在基础研究还是应用探索上，我国都走在世界前列。黄佳琦就是其中的佼佼者。

破解锂硫电池应用关键瓶颈，开展高质量的原创工作

做高比能电池，黄佳琦说自己恰逢其时。读博士时，他研究碳纳米材料，还开发了超长碳纳米管制备的新方法，科研成绩不俗。2011年，博士阶段的最后一年，他萌生了一个强烈的念头：将研究成果向应用推进一步。

那时，学术界希望寻找到能量密度更高、成本更低、使用寿命更长的新体系电池，锂硫电池被认为是新体系电池重要发展方向之一。

黄佳琦向记者解释他最初的计划：“硫绝缘，电极的导电性就差，从电极材料基本性质入手，我想借助碳纳米管优异的导电性，打通锂硫电池应用的一个堵点。”

锂硫电池走向实用，两个关键瓶颈摆在科研人员面前：正极动力学缓慢，怎么解决？负极界面不稳定，如何应对？破题，必须搞清楚锂硫电池的反应原理，从根子上着手。

“就像只有熟悉了树干，才能了解一棵树的全貌。处理导电性等问题，不过是在树枝上纠缠。”带着探索“树干”的想法，黄佳琦决定“追本溯源”——开展锂硫电池能源化学基础研究。

挑战接踵而至，由于是全新的电池体系，国际上还缺乏完整的研究范式，从设计实验方法、测试方案再到分析数据，一切都从零起步。

一头扎进去近10年后，黄佳琦一步步接近答案：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，从有到优，又提出锂硫电池催化剂设计新方法。之后，进一步揭示了锂硫电池金属锂负极固液界面不稳定的机制。

“科研、科研、科研。”这个词，黄佳琦重复了三次。他说，自己的生活很简单，成天“泡”在实验室，不过时刻有科研新想法，日子过得充实又高兴，并不觉得累。

凭借一系列出色研究，黄佳琦团队获得国际同行广泛关注，相关论文成为所在领域的重要文献。30多岁，黄佳琦已跻身国际锂电池研究领域知名学者之列。

今年8月，黄佳琦的工作——“锂硫电池电催化原理与方法”获得中国颗粒学会自然科学一等奖。“学界的肯定是该项工作阶段性总结”，他说，虽然还有很多工作要做，但“自己准备闯入新的无人区”，开展高质量的原创工作。

既当专家又当“工匠”，国家需求是团队快速成长的关键

黄佳琦说的新的“无人区”，其中一个是完成锂硫电池应用验证。

化学工程的研究，讲究“以大为美”，这锤炼了黄佳琦对科研的“审美”：“如果往实用方向上推进一步，工作便更完美。”

做出小电池样品和设计出商用大电池，虽然合成路径相似，但实用化试制涉及工艺验证、参数调整等很琐碎的工作，令很多人望而却步。

“做科研不是自娱自乐。”与清华大学团队合作，黄佳琦带领团队既当专家又当“工匠”，一遍遍煅烧、打磨、测试样品，关关难过关关过，解决了锂硫电池规模化生产的技术、工艺卡点，为未来实用化打下了坚实的基础。

黄佳琦是一个名副其实的“学霸”。博士期间，他摘得2011年度清华大学特等奖学金。独立做科研后，又带领团队接连攻克难题。

“做科研有什么绝招？” 记者问他。

“必须理解所研究的问题，准确判断它的发展方向。”黄佳琦回答，科研其实是个笨功夫，自己也有进展不顺利的时候，但因为基础打得扎实，读的文献多，知道这是一个真问题。“认准大方向，看到了国家的需求，我们就有信心克服前进路上的困难。”

当前，新体系电池研究方兴未艾，黄佳琦步履不停。近些年，着眼锂电池未来5至10年的技术需求，黄佳琦布局了多个前沿课题：锂金属电池、锂电池高效快充、智能传感和安全储能……他和团队一次次引领前沿，取得丰硕成果。

以锂金属电池为例，由于负极比容量高等优势，锂金属电池是下一代高比能电池的有力竞争者。针对锂金属电池工程化遇到的界面不稳定、存在安全隐患等痛点，黄佳琦带领团队深入解析原理，解决应用的“卡脖子”问题。他指导博士生闫崇提出了锂金属固液界面反应中的双电层效应，受到学界广泛认可，为构建固液界面形成过程的完整链条提供了新视角。

近年来，黄佳琦迎来了收获期。2018至2022年，他连续5年入选科睿唯安全球高被引科学家，其中2021至2022年同时在材料科学和化学领域入选。

“我很幸运，赶上科技创新的黄金年代，契合着国家的需求，找到了自己的研究兴趣，充分施展了科研能力。”回顾10年科研经历，黄佳琦认为，我国新能源产业的发展需求，是自己和团队快速成长的关键。

不同材料构成的电池体系，自然禀赋各不相同，适用的应用领域千差万别。黄佳琦说，双碳目标驱动下，我国发展新能源技术更加迫切，团队将紧跟国家需求，找准应用场景，力争将积累的成果为生产生活服务。

学生成长成才，是最高兴的事情

在学生眼里，黄佳琦既是老师，也是贴心的好兄长。

得益于北京理工大学的资助政策，2016年入职后，黄佳琦便快速组建起学术团队。许睿是他入职北京理工大学后带的第一个硕士研究生。黄佳琦向许睿介绍自己研究的课题前景，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。”许睿回忆与老师初次见面的场景。

跟着黄佳琦读博士期间，许睿在金属锂电池领域取得了多项创新成果。今年6月，还获得北京理工大学学生最高荣誉——徐特立奖学金，该奖项每年仅授予5名博士生。

2018年，许睿独立完成了第一个研究工作，但在发表论文时却并不顺利，连续被两家学术期刊拒稿。他正沮丧时，黄佳琦肯定了他研究的原创性，认为质量非常高。经过不断完善，论文发表后影响力很大，5年内被20多个国家的科研工作者引用400余次，这极大增强了许睿的科研自信。

闫崇是黄佳琦第一位博士生。2015年8月，他在清华大学化学工程系访学，原本计划两年后回河南师范大学工作。看中他的科研潜力，黄佳琦鼓励他到北京理工大学跟自己读博。

在北京理工大学，闫崇的科研能力得到充分施展，只用3年便拿到博士学位，比培养计划提前1年。之后，经黄佳琦推荐，到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年至2022年，闫崇连续两年入选科睿唯安全球高被引科学家，成为锂电池研究领域的新星。

“看到学生成长成才，是我教学科研工作中最高兴的事情。”黄佳琦表示。

只要有出国交流的机会，黄佳琦都会鼓励学生申请，积累国际学术交流经历。一次，闫崇希望去瑞典参加一个为期两个月的访学。然而，昂贵的机票让他犯了难。向老师说明顾虑后，黄佳琦二话没说当即表示给予支持。“在黄老师心中，学生的成长永远是第一位的。”

采访中，黄佳琦提到自己的导师——清华大学魏飞教授对自己的影响。“魏老师支持学生自由探索，只要学生把想干的事情想通了，就给予我们全力帮助。”黄佳琦说，带学生，自己传承的是老师的理念。

平等交流、相互帮助，黄佳琦和学生一起成长。刚到北京理工大学时，黄佳琦急需搭建自己的实验室，其中很多设备都是他和学生一件件挑选、装配起来的，“我们像一个白手起家的创业团队，是一个战壕中的战友。”

这些年，黄佳琦的团队逐渐壮大，已经从两三人发展到一支30多人的创新团队。受北京理工大学“青年科学家工作室”项目的支持，黄佳琦还正联合具有交叉学科背景的青年团队，面向国家需求，不断开展新的探索。

放眼未来，黄佳琦认为，国家需求为新能源发展提供了强劲动力。当前，国内科研条件和生态正在迅速提升，人才自主培养质量越来越高，为青年人才的发展提供了更大舞台。