日前，化工學院2020級博士研究生談川以共同第一作者的身份在《自然·通訊》上發表題為《鋰離子電池中基于碳基底的碳酸鋰的氧化分解機制》的論文，這是他繼今年年初在《美國化學會志》上發表科研成果后的又一突破。四年來，談川在科研道路上埋頭苦干、奮勇前進，從一名科研“小白”成長為科研“大神”，通過自己的努力為鋰氧電池的發展帶來了更多可能。
放棄就業，投身鋰氧電池研究領域
鋰氧電池一直是讓科研工作者“愛恨交加”的儲能方式，“愛它”是因為它能量密度高，“恨它”是因為它在充放電過程中的復雜性、設計實驗的困難性，需要有牢固的電化學知識做儲備才能進行實驗。
2018年，談川剛接觸鋰氧電池課題時并不是那么順利，在此之前，課題組做這個方向的人寥寥無幾。雖然，鋰氧電池在儲能體系中具有潛在的應用前景，但還有很多問題需要解決。因此，他需要從最基本的電化學反應入手。面對剛開始的測試參數調試，談川并沒有意識到某一參數的細微變化會產生不可逆的電化學反應測試結果，而這對后續的測試是致命性的，因為這代表著測試結果難以重復。“為什么當初會選擇這么難的課題?”這是課題組的人經常問談川的問題。談川總是面帶微笑地說：“做科學研究不就是迎難而上嘛!”
2019年下半年，課題的研究得到了關鍵性數據，他也面臨著申請讀博的機遇，是準備碩士畢業后直接就業還是繼續讀博把課題進行下去?面對又一次選擇，談川毅然決定繼續將手上的課題研究下去。研究過程中，他發現了鋰氧電池充放電過程中會生成大量的副產物，這些副產物的生成會嚴重阻礙電池的循環性能。為了提高鋰氧電池的性能，需要弄清楚如何抑制副產物的生成。于是，談川萌生了研究另一個課題的想法。“做科學研究，要學會在問題中發現問題。”這是當時團隊中陳宇輝老師經常對他們說的話。正是這句話，讓談川看到兩個課題研究的關聯性。
克服困難，終獲一流期刊認可
談川所在的團隊經過研究發現，在追求高容量鋰氧電池的過程中，陰極中的真實反應位點決定了其電池性能和催化劑設計。然而，目前真正的反應界面還不明確，當電極表面被一層放電產物過氧化鋰覆蓋后，后續反應如何進行?這個問題困擾著鋰氧電池的催化劑設計。為了探究過氧化鋰的生成界面，他們通過同位素標記法首次揭示了薄膜狀過氧化鋰的生成界面，為鋰氧電池的催化劑設計提出了新的挑戰和策略。
“很幸運，審稿人很看好我們這篇投入了大量時間研究的成果，我們只需要補充一些使文章更完整的數據。” 談川回憶道，2021年，這篇文章投出后很快就得到了審稿人的回復，但編輯只給了他們一周的修改時間，并且當時用于測試的儀器TOF-SIMS(飛行時間二次離子質譜儀)又在中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所，時間緊、壓力大， 那段時間談川身上仿佛裝了馬達，每天動力強勁地工作著，不斷往返于蘇州與南京兩地，認真分析實驗結果，不斷和團隊內的老師討論數據，摸索改進條件。一周后，他們收到了《美國化學會志》的錄用通知，他們的文章《鋰氧電池真正的放電反應界面》也于2022年1月正式發表。
較之第一篇文章，談川在《自然·通訊》上發表的這篇文章頗費周折。研究團隊通過原位差分電化學質譜-氣相色譜 (DEMS-GC) 聯用，發現 Li2CO3的分解并不是簡單的一步反應，而是一個多步驟過程，并且發現Li2CO3在醚類電解液中的分解主要是一個電化學過程，而不是由電解質氧化物引起的化學過程。這一發現建立了Li2CO3分解途徑的詳細過程，從而為設計用于鋰氧電池的高效陰極催化劑提供了策略。
雖然這一發現極具科研價值，但審稿人針對他們的論文還是提出了30多個問題，足足有十幾頁。談川看到這么多問題，心理上或多或少有些焦慮。“陳宇輝老師一直鼓勵我，師姐也總是在需要時給予幫助，是團隊的力量讓我堅持了下來。”談川動情地說，經過認真校驗、反復驗證、綜合對比，他們的實驗進展得很順利，很快拿到了理想數據。隨后，他們針對審稿人提出的意見逐一作了回應，回應報告頁數高達二十多頁，他們的努力也在六個月后得到了編輯的認可。
堅定信念，在科研實踐中綻放絢爛之花
“2018年9月，進入化工學院攻讀碩士時，我也是一名科研‘小白’。”對于廣大投身科研的同學們而言，如何能夠快速開展實驗，談川也給出了自己的建議。
“首先，應該大量閱讀文獻，特別是近幾年的。需要精讀本課題組所發表的相關論文，這樣才能對自己課題組有一定的了解。一方面了解師兄師姐所做的內容，另一方面了解課題組能夠進行哪些方面的測試，這對未來選擇尤為重要。其次更重要的是要打好基本功，掌握一定的理論知識，這些理論知識能夠讓我們在以后的實驗中少走很多彎路。”談川說道。
2020年，談川開始在化工學院攻讀博士學位。一路走來，他已取得豐碩的科研成果，其中以第一作者(含共同)身份已發表SCI論文3篇，申請國家發明專利2項，已獲授權1項。
談川始終堅信，科學研究并不是一蹴而就的，它需要長時間的沉淀，碰到問題不氣餒，耐得住寂寞，同時也需要大膽猜測。他表示會用泰戈爾的名言“盡管走下去，不必逗留著，去采鮮花來保存，因為在這一路上，花自然會繼續開放”來激勵自己不斷地前進。
