周栋

清华大学深圳国际研究生院

助理教授、博导

主要研究方向是用于新型二次电池体系的

关键电解质材料和电极材料的设计与制备

先进二次电池体系中电极/

电解质微观界面电化学的研究

以及新型纳米/聚合物材料在能源

环境科学领域的应用及机理探究等

获2019年广东省自然科学一等奖

被评选为日本JSPS Fellow

澳大利亚DECRA Fellow

文 | 何静怡 采编｜李佳琪

校对｜吴政希 图｜张成渝 

在“双碳”背景下，各界都在积极探索绿色可持续发展之路，新能源的开发利用成为必然选择。如何高效安全地储能成为了新能源产业发展中亟需面对的“必答题”。

当前，电化学储能领域的主导技术聚焦于锂离子电池，然而，其核心构成元素锂、钴等金属资源的稀缺性日益凸显，产业成本节节攀升。清华大学深圳国际研究生院助理教授周栋在导师康飞宇教授的率领下，选择了一条与众不同的探索之路。

他们瞄准地壳中分布广泛且储量丰富的锌离子，创新研发出性价比更高的水系锌离子电池，在储能技术这片蓝海，实现了“从0到1”的突破，为能量储备技术的探索开辟出崭新路径。

在科研征途上，周栋矢志不渝深耕二次电池体系关键电解质材料和电极材料的创新研究；在导师角色中，他秉持教学相长理念，从教学实践中汲取科研灵感，并将科研成果反哺于教育，不断推动科研边界拓展。

“兴趣与成就感是我坚持科研的动力”

“人类的历史可以看成是容器发展的历史，例如陶器实现了物质的存储；芯片实现了信息的存储。而我从事可充电电池研究，就是要提升能源的存储。”周栋表示，古人期待陶器多储水，他则希望电池多存能量，而且安全、便宜、寿命长。

多年来，周栋致力于开发高性能的电极材料和电解质材料，以通过集成和界面调控使电池能量更高、寿命更长，更安全、更便宜。回溯往昔，仿佛是冥冥之中的牵引，让他机缘巧合地踏上这一科研领域。

“我本科读的是材料科学，主要研究金属结构材料，在决定去北科大攻读硕士学位时，对电池材料这一功能材料细分领域并没有深入了解。一开始我想报名的是金属材料专业，于是想去请教一位老教授，然而，不巧的是拜访老教授那天，他因有事不在，让我找另一位教授请教，而那位教授正是从事锂离子电池研究多年的范丽珍老师。就这样，我因此机缘走上了电池材料的科研之路。”

2013年，周栋考入清华大学材料学院继续进修博士，并跟随导师康飞宇教授来到深圳研究生院。他坦言，作为北方人的他，刚来深圳的时候并不适应这里的气候，总想回北京，但过了一段时间以后，他改变了想法。“

那年5月，我人生中第一次来到深圳，当时就在一栋小楼的一个小小实验室做研究，感觉湿漉漉的像进了澡堂，地上还不时有大蟑螂、大蜗牛出没，这让我很不适应，总想回北京。”但正如宋代文豪苏轼所言，“此心安处是吾乡”，深圳开放的研发环境和蓬勃的制造业生态，为科研人才搭建起理想的发展平台，让周栋在那找到心灵归属和事业舞台，就如岭南佳果“荔枝和杨梅”的“甜蜜诱惑”，最终还是决定留在深圳扎根发展。

十多年来，周栋孜孜不倦地从事电池材料的研究，在他看来，科研是一项攻坚工作，并不单纯是一个职业，“好之者不如乐之者，我们完成一项创新工作或者发现新现象，就如同艺术家创作出作品并得到同行认可一样，这种快乐是出自内心的兴趣与自我肯定，而非来自外界的鼓励与掌声。”这份对科研的“执着”，也催生出周栋自律、勤奋的生活态度。自硕士课程开始，面对诸多没有既定答案的专业“谜题”，他深知并无捷径可循，唯有坚持大量阅读，持之以恒地实现自我增值。

周栋也不赞成长时间的高压工作，因为这样容易产生焦虑，不利于科研效率。因此，科研工作之余，周栋还特别喜欢绘画、写作、阅读等活动，以修身养性、放松心情，用他的话来说就是“防止练武太久而走火入魔”。

“只局限于实验室的科研成果是纸上谈兵”

从事电池研究以来，周栋始终秉持“安全就是根本”的信念。他认为，“不安全的电池跟炸弹没有区别”，而电池安全和寿命通常与电解质材料及电极/电解质界面密切相关，因此，他与科研团队在这些方面做出了一系列材料设计和机理研究的创新工作，开发出独到有效的电解质成分和设计配方，并阐明了一系列复杂的电池界面问题。

当前，周栋主要围绕电池安全开展两个体系的研究，一类是针对高安全高能量的锂电池，旨在让电动汽车续航里程更长、更安全，减少环境污染。比如通过开发不可燃固态电解质，让高能量密度的特种锂电池在撞击、低温、过充等条件下也能稳定工作。

另一类是高安全低成本的锌离子电池，旨在用于大规模电网储能和服务智能电网，以更好地推动可再生能源应用。他介绍，水系锌离子电池是他所在科研团队“从0到1”的原创科技成果，其电解液创新性采用了中性水系溶液，并以廉价、丰富的金属锌和锰氧化物为负极/正极原料，成分更环保，且具有耐冲击、耐穿刺、耐破坏的本征安全性，无起火爆炸风险，在大型储能领域具有很高的应用价值和发展前景。

谈及技术创新，周栋强调要提升原创性基础研究的支持力度，增加这类研究的投入和容错率。“我们在资助原创性基础研究时，往往偏重于强调项目的可行性评估，导致诸多尚处萌芽期的创新研究被否决。”他建议，相关部门要重新衡量风险与收益的平衡，在支持那些接近成熟的项目之余，要加大对原创性基础研究的扶持，尤其是仍处于起步阶段的创新研究。

科研与实践需求脱节，已成为当前众多研发团体面临的普遍挑战，然而，周栋所在的科研团队却始终紧扣市场脉搏，精准对接实际需求，这在很大程度上归功于他们对产学研一体化模式的深度探索与践行。“加强与企业的沟通，及时了解企业的实际问题，既有助于我们科研水平的提高，也为科研人员开启了一扇前瞻未来需求的窗口。生产线上的技术人员往往可以敏锐地捕捉到一些新现象新问题，使我们能够及时发现潜在的关键技术，为企业未来的转型升级预先铺设科技航道。”他说。

周栋表示，未来会与企业保持密切沟通。在他看来，只局限于实验室的科研不过是纸上谈兵，只有把成果应用于市场才能凸显科研的真正价值。“广东是我国重要的制造业中心，拥有多家大型制造企业，如果他们只躲在实验室里搞研究，当年奔赴深圳的初衷便失去意义。”

他坦承，团队有两个愿景，一是“上书架”，要让前沿技术成为经典理论，被收录进教科书；二是“上货架”，把成果转化为实际应用，助力国计民生发展。他透露，团队现在已孵化成立了科技公司，正全力推进水系锌离子电池等系列成果的落地，并希望能在5—10年内实现的大规模产业化，推动我国储能领域向前迈进。

“教学与科研相互促进”

科研成就卓著的周栋，不仅在电解液创新研发领域展现出非凡实力，他更是一位深谙教育之道的导师。他坚信，教学与科研并非此消彼长，而是相得益彰、彼此促进。“长时间沉浸于科研领域容易形成思维定势，查阅资料、课程设计、教案更新、与学生交流等教学活动不但不会占用科研时间，反而会激发科研灵感；在科研过程中获得的前沿知识，还能融入教学、丰富教学内容，进而拓宽学生的学术视野。”

所谓“授人以鱼不如授人以渔”，周栋在教授知识的同时还擅长结合自身科研经验，培养学生的主动探索能力，引导学生发现真问题。他指出，能否产出对推动产业发展有实际作用的成果，是科研过程中的一大挑战。

科研人员首先要有敏锐的目光和嗅觉，保持大量且广泛的阅读、积极参加学术研讨，及时了解行业动态和前沿问题都是寻找科研灵感的途径。他深知，传授专业知识固然重要，但教会学生研究问题的方法和解决问题的能力，才是学术教育的真谛所在。“我经常鼓励学生多向专家、大师请教，了解他们思考问题的方法，提升科研品味。”

其次，要科研人员要明白，科研工作没有一帆风顺，始料未及的情况时有发生，所以科研人员必须有良好的心态，能在科研进程中不断修正调整研究路径和目标，最终解决问题。

在当前大力倡导产学研融合的背景下，周栋更是深刻认识到唯有跨越实验室界限实现产业转化的科研成果，才能显示其真正价值。因此，他秉承导师昔日教诲，也时常安排学生前往企业实地学习，让学生亲身了解企业的反馈和需求，以保障科研项目的“贴地性”。“这样，既可让企业汲取到学界的前沿成果，增强产品市场竞争力，也可让高校科研团队精准对接产业需求，提升成果实用价值，推动行业不断向前迈进。”

于周栋而言，实现科技创新，不仅要有过硬的专业素质，还要有不服输、敢为天下先的信念，要肩负起“为天地立心，为生民立命，为往圣继绝学，为万世开太平”的责任。

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