我是一名高龄学生，也是一名刚入门的初级科研者。

我的科研生活是从大三下学期开始的。那时科研是为了积累研究经历。和高年级的研究生学长一起在办公室学习科研，一起吃饭开会玩耍。一个暑假期间，我帮忙完成了一点小工作，有幸成为合作科研作者发表论文(Acta materialia, 2013)。自那以后，我打下了科研的基础，并且顺利申请到了日本的硕士以及日本研究所的初级研究员职位。这个其实是大学和研究所的合作项目，我是研究所的兼职初级研究员，也是大学的硕士生。会上课程，合同到期了，达到毕业条件，便可以领取硕士毕业证。

硕士两年的研究结束后，我开始了现阶段的博士研究学习。硕士的研究是合金的理论研究，成果发表在学术期刊上（Journal of Alloys and Compounds, 2017）。博士阶段的研究则是电池的理论研究，成果发表有一篇已经发表（The Journal of Physical Chemistry C, 2019），一篇在投，一篇在准备中。

这里我想简单描述下我的博士阶段的研究背景。

01 | 能源需求高 电池技术欠佳

011能源需求和能源问题

由于工业的发展，人类对能源的需求一直不断的增长，比如能源消耗从1971年的640亿瓦特涨到了2016年的1600亿瓦特，并预计在2050年翻三番[1]。大面积的开采和消耗化石燃料导致了全球变暖和气候变化的问题，成为现在人类巨大的挑战。

012新能源技术

清洁的新能源技术因而变得越来越重要。越来越多的人对清洁能源，比如风能，太阳能，电动车或者混合动力电动车，开始感兴趣。

013锂离子电池

准备合适的储能体统或者装置，用来储蓄并使用断续的能源，比如太阳能，风能和潮汐能，是很重要的。而其中的可充电电池是不可或缺的部件。自从1991年的商业化到现在，锂离子电池已经实现了便携电子设备的技术革命，并主导着电池市场。其原因是锂离子电池的高比容率（用轻的重量）和高能量密度（用小的体积）（相较于其他可充电电池而言）。技术上来看，锂离子电池已经被广泛的检验并且是现代社会的关键技术。但是，对锂离子电池的需求的不断增长和引入到汽车带来了一些问题：锂资源的短缺和高成本，安全的技术问题，最短充电时间，循环寿命等。因为锂离子的来源元素锂并不是很充裕，预计原材料的开发成本在未来会变得越来越大。更不幸的是，现存的锂离子电池并不能很好的应用在中等或者大规模的系统，比如电车只能短距离行驶因为其低能密度，低充电率，还有安全问题[2,3,4]。

014新电池

0141钠离子电池

近些年，无数研究已经开展去寻找替代品，着手于开发可以大规模能源储蓄而且成本较低的电池装置。有着和锂离子电池一样的工作机制，但是资源丰富和使用低成本元素，比如钠和钾。最近，钠离子电池的研究正积极开展。因为如果可以取代锂的话，使用的钠成本优势和资源充裕从此会改变锂离子电池的问题。尽管如此，现阶段的钠离子电池的性能依然低于锂离子电池，而有待进一步的研究改进。

02 | 电池的电解液

电解液是锂离子电池中最重要的部分，决定着电池表现。电解质溶液由溶剂和锂盐构成。

锂离子电池

电解质溶液和电极有效地交互作用可以大大提高锂离子电池的性能。传统电解质溶液体系是EMC/EC+LiPF6。这种电解质溶液有一些缺点：高黏粘性，低电导性，还原氧化不稳定性，并且还在负极形成不均匀的SEI。

[1] Conti, J. J.; Holtberg, P. D.; Beamon, J. A.; Schaal, A. M.; Ayoub, J. C.; Turnure, J. T. Annual Energy Outlook 2014 US Energy Information Administration, 2014; pp 1 269.

[2] Diederichsen, K. M.; McShane, E. J.; McCloskey, B. D. The Most Promising Routes to a High Li + Transference Number Electrolyte for Lithium Ion Batteries. ACS Energy Lett. 2017, 00,

2563−2575.

[3] Wang, A.; Kadam, S.; Li, H.; Shi, S.; Qi, Y. Review on Modeling of the Anode Solid Electrolyte Interphase (SEI) for Lithium-Ion Batteries. npj Comput. Mater. 2018, 4, No. 15.

[4] Franco, A. A.; Rucci, A.; Brandell, D.; Frayret, C.; Gaberscek, M.; Jankowski, P.; Johansson, P. Boosting Rechargeable Batteries R&D by Multiscale Modeling: Myth or Reality? Chem. Rev. 2019, 119, 4569−4627.