陳軍，無機(jī)化學(xué)家，中國(guó)科學(xué)院院士。自2002年起任南開大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師。他于1967年9月生于安徽省宿松縣，1985-1992年在南開大學(xué)化學(xué)系學(xué)習(xí)，先后獲學(xué)士、碩士學(xué)位，并于1992年留校工作；1996-1999年在澳大利亞伍倫貢大學(xué)材料系學(xué)習(xí)，獲博士學(xué)位；1999-2002年在日本工業(yè)技術(shù)院大阪工業(yè)技術(shù)研究所任日本新能源·產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)研究員。現(xiàn)任南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院院長(zhǎng)、先進(jìn)能源材料化學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。
截至目前，陳軍已在新能源材料化學(xué)領(lǐng)域發(fā)表學(xué)術(shù)論文360余篇，其中《自然》(Nature)和《科學(xué)》(Science)子刊8篇，《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》(Angew. Chem.)19篇、《先進(jìn)材料》(Adv. Mater.)18篇、《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》(J. Am. Chem. Soc.)10篇，他引26300次，單篇最高他引1230次；分別在2009年為美國(guó)《化學(xué)研究評(píng)論》(Acc. Chem. Res.)、2012年為英國(guó)《化學(xué)會(huì)評(píng)論》(Chem. Soc. Rev.)和2017年為美國(guó)《化學(xué)評(píng)論》(Chem. Rev.)撰寫綜述論文。編著21世紀(jì)化學(xué)叢書《能源化學(xué)》、《化學(xué)電源：原理、技術(shù)與應(yīng)用》等著作，譯著《可持續(xù)世界的能源》（從石油時(shí)代到太陽能未來）。獲中、美、歐發(fā)明專利授權(quán)23項(xiàng)，其中多孔尖晶石與層狀電極材料的專利獲得應(yīng)用，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。曾獲2011年度國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)、2006年度和2016年度天津市自然科學(xué)一等獎(jiǎng)、2009年度國(guó)家教學(xué)成果一等獎(jiǎng)、2013年度中國(guó)電化學(xué)貢獻(xiàn)獎(jiǎng)、2014年國(guó)家萬人計(jì)劃科技領(lǐng)軍人才、2018年度全國(guó)“五一”勞動(dòng)獎(jiǎng)?wù)碌泉?jiǎng)勵(lì)。
陳軍同時(shí)兼任中國(guó)化學(xué)會(huì)理事、中國(guó)電化學(xué)專委會(huì)主任、天津市化學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)，中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)氫能專委會(huì)副主任，中國(guó)儀器儀表材料學(xué)會(huì)儲(chǔ)能專委會(huì)副主任，英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)會(huì)士，目前還是《無機(jī)化學(xué)前沿》(Inorg. Chem. Front.)、《中國(guó)科學(xué)：材料》（Science China: Materials）和《應(yīng)用化學(xué)》副主編，《Solid State Sciences》、《ACS Sustainable Chem. Eng.》、《ACS Energy Lett.》、《Nano Research》、《J. Energy Chem.》國(guó)際顧問編委，《化學(xué)學(xué)報(bào)》、《物理化學(xué)學(xué)報(bào)》、《電化學(xué)》、《電源技術(shù)》等期刊編委。
納米人專訪
1. 納米人：請(qǐng)您簡(jiǎn)單介紹一下您課題組的主要的研究方向和發(fā)展情況！
陳軍老師：我們課題組重點(diǎn)關(guān)注新能源材料化學(xué)領(lǐng)域研究，具體一點(diǎn)就是新能源電池材料化學(xué)方向的研發(fā)。主要研究和發(fā)展情況分為兩個(gè)步驟：
第一步起步階段：從1989年本科畢業(yè)論文開始到2002年回國(guó)獨(dú)立開展工作以來，一直從事儲(chǔ)能（氫、鋰等）電極材料的研究。在回國(guó)工作的起步階段，一開始只有自己一個(gè)教師帶學(xué)生（估計(jì)大部分科研人員一開始都是這樣），肯定有很多興趣，想做的事情也有很多，但人少、條件有限，這需要選準(zhǔn)、選好方向并且聚焦堅(jiān)持，這一點(diǎn)很不容易；當(dāng)時(shí)花了近三個(gè)月時(shí)間，發(fā)現(xiàn)與電池緊密關(guān)聯(lián)的化學(xué)、納米、材料的交叉方向就是納米材料電化學(xué)，這個(gè)方向很重要，但當(dāng)時(shí)做的人還真較少；另外，國(guó)際上特別是發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)鋰電池的研究很支持，而中國(guó)當(dāng)時(shí)還處于剛起步階段，所以就逐步投身鋰電池納米材料電化學(xué)的研究。
一路走來，遇到不少失敗、痛苦，但也收獲成功、快樂，回首關(guān)山思緒萬千，感受最深的就是要把自己的研究方向與國(guó)際學(xué)科前沿、學(xué)術(shù)主流、研究興趣進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，同時(shí)要把科學(xué)研究貫徹于學(xué)生培養(yǎng)的全過程，講方向與思維、講過程與結(jié)果、講細(xì)節(jié)與實(shí)驗(yàn)（理論），既仰望星空，又腳踏實(shí)地，把理想與現(xiàn)實(shí)結(jié)合，勤奮積累電池研究的學(xué)術(shù)人生。這應(yīng)該就是不忘初心，牢記本來、砥礪前行、向著未來。
第二步發(fā)展階段：納米材料電化學(xué)涉及研究相當(dāng)廣泛，需要掌握能源、化學(xué)、材料、納米、物理、化工等多學(xué)科的交叉知識(shí)并實(shí)際運(yùn)用，這就需要大團(tuán)隊(duì)合作、大平臺(tái)研究、大項(xiàng)目支撐、大成果產(chǎn)出。
在回國(guó)開展工作5年左右，注重搭建平臺(tái)，在同行們的大力支持下，先后創(chuàng)建了能源材料化學(xué)天津市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（2007）、高效儲(chǔ)能教育部工程研究中心（2007）、先進(jìn)能源材料化學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（2009）、國(guó)家2011計(jì)劃天津化學(xué)化工協(xié)同創(chuàng)新中心-新能源光電轉(zhuǎn)化與儲(chǔ)能科技平臺(tái)（2013）、新能源材料化學(xué)教育部國(guó)際合作基地（2016）、新能源科學(xué)與工程新工科（2017），承擔(dān)國(guó)家納米重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、973與863項(xiàng)目及課題等。眾人拾柴火焰高，這樣就能吸引更多人才（包含教師和學(xué)生）來開展新能源材料化學(xué)的研發(fā)。
最近南開化學(xué)學(xué)科入選雙一流建設(shè)，經(jīng)過學(xué)院學(xué)術(shù)委員會(huì)、教授委員會(huì)等會(huì)議形成共識(shí)，圍繞新物質(zhì)創(chuàng)造科學(xué)中心，將合成科學(xué)、功能材料、生命健康作為支柱方向來優(yōu)先發(fā)展。目前在新能源電池材料化學(xué)的研究方向包含：側(cè)重能量?jī)?chǔ)存轉(zhuǎn)換的二次電池如鋰離子電池、鈉離子電池、液流電池、金屬空氣電池等，側(cè)重能量轉(zhuǎn)換的太陽能電池、燃料電池等，側(cè)重這些電池的無機(jī)與有機(jī)電極材料、固態(tài)電解質(zhì)、新型碳材料等綠色合成制備與（光）電化學(xué)功能導(dǎo)向，同時(shí)還研究開發(fā)一些光電化學(xué)光譜學(xué)的原位表征技術(shù)，組裝能量高效轉(zhuǎn)化與儲(chǔ)存新器件與系統(tǒng)，并且獲得新功能實(shí)現(xiàn)新性能突破，這些研究既體現(xiàn)廣度寬度，又體現(xiàn)厚度和高度。
總體上，課題組提出了電極微納化可改善多電子電極反應(yīng)活性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的設(shè)想，經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)制備了可充鋰、鈉、鎂電池的微納多級(jí)結(jié)構(gòu)電極，提高了電池的安全性，為降低電池電極材料成本及解決電池燃燒爆炸問題提供了新思路，并將這些拓展至新型氫能源材料領(lǐng)域。提出了“室溫-氧化還原-轉(zhuǎn)晶”新合成方法，室溫合成出穩(wěn)定的導(dǎo)電納米尖晶石CoMn2O4，替代貴金屬鉑電極，應(yīng)用于可充電金屬鋰、鋅空氣電池。構(gòu)建了“可充室溫鈉—二氧化碳電池”，為緩解溫室效應(yīng)及二氧化碳的再利用提供了新策略。構(gòu)建了高能量密度、高安全性能的水系鋅離子電池體系，為大規(guī)模儲(chǔ)能應(yīng)用提供基礎(chǔ)。
2. 納米人：您對(duì)高能量密度電池或者說動(dòng)力電源的未來發(fā)展方向有何預(yù)測(cè)？比如如何看待氫氧燃料電池，鋰金屬電池（Li-S、Li-O2）以及鋰離子電池（包括三元正極）？
陳軍老師：高能量密度電池是動(dòng)力電源未來發(fā)展的核心。個(gè)人認(rèn)為以上所提及的多種高能量電池體系中，鋰離子電池與氫氧燃料電池都有很大優(yōu)勢(shì)。
目前鋰離子電池已在信息化、移動(dòng)化、智能化方面獲得廣泛應(yīng)用，技術(shù)發(fā)展相對(duì)成熟，同時(shí)已在新能源汽車的動(dòng)力電源方面處于產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用示范階段，主要技術(shù)要求是高能量密度、高功率密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命、高安全性、低成本，其相關(guān)的材料開發(fā)都應(yīng)考慮這些，如正極三元高鎳及富鋰層狀材料、負(fù)極硅碳復(fù)合負(fù)極、新型電解液及相關(guān)表界面結(jié)構(gòu)優(yōu)化等正受到全世界的高度重視，也正在聚力攻關(guān)，如能量密度達(dá)到300Wh/kg以上，同時(shí)具有很好的循環(huán)穩(wěn)定性和安全性，將在電動(dòng)汽車領(lǐng)域極具發(fā)展前景。近年來，我國(guó)在電化學(xué)能源前沿、電化學(xué)研究方法和電化學(xué)工程技術(shù)等方面發(fā)展迅速，這必將為鋰離子電池在新能源汽車上的應(yīng)用提供有力支撐。
關(guān)于氫氧燃料電池，特點(diǎn)是具有化學(xué)電源中最高的理論能量密度，綠色清潔環(huán)保（產(chǎn)物是水）、能量轉(zhuǎn)換率較高（80%左右），是最有望替代燃油的一類電池體系。但氫氧燃料電池面臨可再生能源規(guī)模制氫與安全高效儲(chǔ)氫、Pt催化劑成本降低、質(zhì)子交換膜（Nafion）成本降低、電池模塊性能提升與成本降低等問題，另外還受到配套設(shè)施等諸多因素的制約（如需要增壓設(shè)備或附屬設(shè)備較多）。
實(shí)際上，氫氧燃料電池產(chǎn)業(yè)化是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，目前從全世界看，日本做的最好，體現(xiàn)科學(xué)與技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。我國(guó)近十多年來一直布局，是值得我們長(zhǎng)期關(guān)注的研究體系。特別是近年來，我國(guó)開始加大對(duì)氫氧燃料電池領(lǐng)域的規(guī)劃和支持力度，已將氫氧燃料電池的發(fā)展提升到了國(guó)家戰(zhàn)略高度，政策出臺(tái)也越來越集中，隨著氫氧燃料電池技術(shù)的突破、新能源汽車的快速發(fā)展，以及國(guó)家對(duì)清潔能源的日益重視，相信我國(guó)科技工作者在該領(lǐng)域一定獲得快速發(fā)展。
關(guān)于金屬鋰-硫（Li-S）電池，存在的難點(diǎn)問題有：1.放電中間產(chǎn)物（長(zhǎng)鏈的多硫化鋰）易溶于液態(tài)電解液形成穿梭效應(yīng)，導(dǎo)致活性物質(zhì)的損失和短的循環(huán)壽命；2.硫正極和放電最終產(chǎn)物（Li2S）的導(dǎo)電性不好，使得鋰硫電池的倍率性能較差；3.硫正極存在較大的體積膨脹（約80%），會(huì)導(dǎo)致活性物質(zhì)的脫落和較低的利用率；4.金屬鋰負(fù)極可能會(huì)與溶解的多硫化鋰反應(yīng)，導(dǎo)致SEI膜的反復(fù)溶解和較低的庫(kù)倫效率，此外鋰負(fù)極還存在枝晶問題。
關(guān)于金屬鋰-空氣（實(shí)際是氧）（Li-O2）電池，是二次電池中能量密度最高的電池，但還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，因其涉及到更為復(fù)雜的表界面電化學(xué)反應(yīng)，在充放電性能、長(zhǎng)循環(huán)穩(wěn)定性及安全性等方面還需要較長(zhǎng)時(shí)間的探索。Li-O2電池的難點(diǎn)問題有：1.放電產(chǎn)物L(fēng)i2O2導(dǎo)電性較差，不易分解，導(dǎo)致充電過電位大，能量效率低；2.Li-O2電池對(duì)空氣中的水分等比較敏感，一般只能在純氧的環(huán)境下運(yùn)行；3.Li-O2電池是開放體系，電解液容易揮發(fā)；4.金屬Li負(fù)極也存在枝晶等安全問題。
應(yīng)該指出，無論Li-S電池與還是Li-O2電池，都與電解質(zhì)更加緊密關(guān)聯(lián)，亟待開發(fā)新型電解質(zhì)和構(gòu)建良好的電極/電解質(zhì)界面，目前一些優(yōu)化后的電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率能夠達(dá)到應(yīng)用的要求，但是電解質(zhì)的化學(xué)/電化學(xué)穩(wěn)定性和界面的兼容性仍有待進(jìn)一步提升，值得進(jìn)一步攻關(guān)。
3. 納米人：您能否說說在儲(chǔ)能方向上國(guó)內(nèi)外研究方向上的不同點(diǎn)嗎？國(guó)外科研單位在該方向上更側(cè)重什么？這對(duì)國(guó)內(nèi)的科研工作有何啟示？
陳軍老師：儲(chǔ)能有多種方式，主要包括物理儲(chǔ)能與化學(xué)儲(chǔ)能，物理儲(chǔ)能有飛輪儲(chǔ)能、抽水儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能等（這些應(yīng)該是電-電間接轉(zhuǎn)化），化學(xué)儲(chǔ)能有物質(zhì)儲(chǔ)存入儲(chǔ)氫、電池儲(chǔ)能等（這些較易實(shí)現(xiàn)電-電直接轉(zhuǎn)化）。
目前儲(chǔ)能領(lǐng)域大都處于研發(fā)階段，少量項(xiàng)目進(jìn)入示范或與商業(yè)化階段。歐美和日本等發(fā)到國(guó)家十分重視儲(chǔ)能技術(shù)，特別是美國(guó)、日本、德國(guó)、澳大利亞將儲(chǔ)能視作一個(gè)獨(dú)立產(chǎn)業(yè)并且出臺(tái)了專門扶持政策，美國(guó)較早發(fā)展儲(chǔ)能，在各個(gè)儲(chǔ)能方向都有布局，應(yīng)用示范項(xiàng)目最多，日本在電池儲(chǔ)能技術(shù)例如鈉硫電池、液流電池和改性鉛酸電池方面較為領(lǐng)先，歐洲特別是德國(guó)針對(duì)住宅儲(chǔ)能（光伏電池-二次電池聯(lián)用）的部署日益增多。
與國(guó)外類似，我國(guó)儲(chǔ)能研究更多地集中在電化學(xué)儲(chǔ)能方向，包括二次電池和電容器。在電池儲(chǔ)能如新型鉛酸電池、鋰離子電池、液流電池等應(yīng)用及示范上都取得了可喜成果，在一些新型儲(chǔ)能體系與儲(chǔ)能材料例如水系可充電池和有機(jī)電極材料基礎(chǔ)研究上也有進(jìn)展。無論是接入可再生能源和智能電網(wǎng)削峰填谷，還是微網(wǎng)建設(shè)與島礁供電，儲(chǔ)能對(duì)于幅員遼闊的我國(guó)意義重要，應(yīng)受到更多重視。
另外，國(guó)外在儲(chǔ)能系統(tǒng)工程、儲(chǔ)能行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制訂、儲(chǔ)能技術(shù)的戰(zhàn)略評(píng)估等方面的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)值得我們借鑒。20世紀(jì)是哪里有石油，哪里就受到關(guān)注。在21世紀(jì)是哪里有陽光，哪里就產(chǎn)生財(cái)富（因陽光、風(fēng)能等可再生能源是間歇不連續(xù)，必須解決儲(chǔ)能）。
4. 納米人：您如何看待中國(guó)的電池研究？能不能給材料科研領(lǐng)域青年人才提出一些建議或者意見？
陳軍老師：中國(guó)的電池研究整體上處于世界第一方陣，受益于從電化學(xué)科學(xué)、電池材料到電池系統(tǒng)和集成、電池規(guī)模應(yīng)用（特別是3C電子和電動(dòng)汽車應(yīng)用）等完整且規(guī)模宏大的基礎(chǔ)到應(yīng)用的全產(chǎn)業(yè)鏈條，我國(guó)電池研究條件得天獨(dú)厚，雖然起步不算早，但經(jīng)過幾代電化學(xué)科學(xué)與技術(shù)人員的積累，到現(xiàn)在發(fā)展勢(shì)頭迅猛，研究隊(duì)伍日益壯大，人才梯隊(duì)建設(shè)逐步完善，學(xué)術(shù)產(chǎn)出越來越豐碩，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合也越來越緊密。
雖然近年我國(guó)電化學(xué)科學(xué)與技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，但也應(yīng)清醒的看到，在科學(xué)技術(shù)發(fā)展日新月異的今天，我國(guó)電化學(xué)領(lǐng)域在基礎(chǔ)理論方法發(fā)展、解決國(guó)家重大需求、學(xué)科交叉等方面仍然面臨著一系列新的挑戰(zhàn)。
特別是電池材料科學(xué)是實(shí)踐性、應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，電池材料領(lǐng)域的科研人員的研究視角常囊括了電化學(xué)基本反應(yīng)原理、電極表界面結(jié)構(gòu)與電化學(xué)動(dòng)力學(xué)過程、材料結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)、材料功能與結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)規(guī)律、新材料創(chuàng)制、材料性能改進(jìn)、材料器件集成及應(yīng)用等方方面面，材料研發(fā)目標(biāo)“料成材，材成器，器有用”，也就是我們經(jīng)常聽到的“既上書架、又上貨架”。期望青年學(xué)者更多的結(jié)合國(guó)家需求，能夠集中精力，選好方向，在某一類材料或某一種材料上潛心耕耘，做精做細(xì)，有所突破。
5. 納米人：我們了解到您的課題組也有非常多優(yōu)秀的學(xué)生，我們很想知道您對(duì)組內(nèi)研究生更注重哪些方面素質(zhì)的培養(yǎng)？您對(duì)那些有志于將來從事科學(xué)研究的學(xué)生有什么建議？
陳軍老師：人才培養(yǎng)與科學(xué)研究就像兩只抓手，是高等學(xué)校學(xué)科建設(shè)的核心，“千里馬常在而伯樂不常在”，實(shí)際上“青出于藍(lán)而勝于藍(lán)”，這就要求高校教師要有博大情懷，要將“人才是第一資源”貫穿于人才培養(yǎng)與科學(xué)研究之中。
正如教育家梁?jiǎn)⒊壬珜?dǎo)：教育要教人不惑、教人不憂、教人不懼，這就要求教師要大力培養(yǎng)學(xué)生（實(shí)際上教師也一樣）的獨(dú)立思想、自由精神、探索未知、理性批判、求真務(wù)實(shí)，從而獲得創(chuàng)新能力。“中國(guó)要強(qiáng)盛、要復(fù)興，就一定要大力發(fā)展科學(xué)技術(shù)，努力成為世界主要科學(xué)中心和創(chuàng)新高地”“只有培養(yǎng)出一流人才的高校，才能夠成為世界一流大學(xué)。”
在人才培養(yǎng)過程中，教師起主導(dǎo)作用，學(xué)生為創(chuàng)新主體，要處理好教師與學(xué)生之間的關(guān)系，做好溝通交流，探索更加貼近學(xué)生、更加有效的育人方式，培養(yǎng)科學(xué)氛圍，特別注重培養(yǎng)學(xué)生高起點(diǎn)、高要求、高標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)待學(xué)生科研要嚴(yán)謹(jǐn)、嚴(yán)肅、嚴(yán)格，做好基本訓(xùn)練、基本理論、基本技能培訓(xùn)，增強(qiáng)安全與責(zé)任意識(shí)，為不惑、不憂、不懼提供基礎(chǔ)。
學(xué)科的厚度和高度與研究生培養(yǎng)緊密關(guān)聯(lián)。在學(xué)生培養(yǎng)中，注重培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，掌握科學(xué)的思維方法，提升科學(xué)素養(yǎng)，能夠透過現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)本質(zhì)，總結(jié)規(guī)律，有所發(fā)現(xiàn)，有所發(fā)明，有所創(chuàng)造。
同時(shí)，要有開放的胸懷，加強(qiáng)國(guó)際化視野與培養(yǎng)，特別要與國(guó)際頂尖一流高校（研究所）實(shí)行交流與合作，只有與世界一流選手在一起，才能獲得更好地發(fā)展。
特別是現(xiàn)階段，國(guó)際形勢(shì)復(fù)雜，對(duì)中國(guó)發(fā)展是機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，要避免極左極右的觀點(diǎn)，需要電化學(xué)基礎(chǔ)科學(xué)與工程技術(shù)領(lǐng)域的廣大科技工作人員，要積極主動(dòng)學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)，形成獨(dú)立思考、自由選擇的能力，并且欣賞他（她）人、激發(fā)自我潛能。
因此，只要做到自我定力、開放包容、堅(jiān)忍不拔、持之以恒，濾去心中浮躁，萃取知識(shí)精華，崇尚科學(xué)精神，擁有人文情懷，一定能不斷提升內(nèi)涵、創(chuàng)新發(fā)展、追求卓越、勇攀高峰，為國(guó)家培養(yǎng)新一代世界一流電化學(xué)科技人才做出重要貢獻(xiàn)！
PS：陳軍院士近期在JOULE有一篇重要綜述，敬請(qǐng)期待！
