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　　空間電源系統(tǒng),，顧名思義就是應(yīng)用于航天器上的電池組件，被稱為“航天器的心臟”,，對保障航天器正常工作起著決定性作用,。空間電源系統(tǒng)一旦出現(xiàn)問題,，航天器將會徹底失去工作能力,。

　　空間電源系統(tǒng)如此關(guān)鍵，卻也是航天器上最容易出現(xiàn)問題的部分,，在空間特殊環(huán)境下高強(qiáng)度的工作以及更換困難是最大挑戰(zhàn),，對于低軌道運(yùn)行的航天器來說，電池組件需要滿足8年的使用壽命,，而對于在地球同步軌道運(yùn)行的航天器而言,，需要擁有18年以上的使用壽命。

　　目前,，在全世界范圍內(nèi),，電池技術(shù)依然是制約航天器總體水平的短板，我國同樣缺乏自主研發(fā),、穩(wěn)定可靠的空間電源系統(tǒng),。

　　2019年1月8日，北京理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院孫克寧教授團(tuán)隊(duì)的“高比能量鋰離子電池關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”項(xiàng)目,，在人民大會堂被授予國家科學(xué)技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng),。獲獎(jiǎng)的背后，是團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)20年的奮斗不輟,，這個(gè)北理工團(tuán)隊(duì)用具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新成果,，實(shí)現(xiàn)了中國空間電源系統(tǒng)在比能量和輕量化方面的突破，使中國空間電源系統(tǒng)的技術(shù)水平實(shí)現(xiàn)了跨越性提升,。

把“一張白紙”寫滿精彩

　　“電源系統(tǒng)絕對不允許出任何問題,！”2004年4月，西昌衛(wèi)星中心發(fā)射現(xiàn)場,，“兩彈一星”元?jiǎng)?、時(shí)任中國探月工程總設(shè)計(jì)師的孫家棟院士這樣堅(jiān)定地說到，這讓當(dāng)時(shí)還是一名青年教師的孫克寧深受觸動(dòng),，他暗自立志要為中國的空間電源系統(tǒng)研究做出自己的貢獻(xiàn),。

　　1999年，孫克寧開始涉獵空間電源系統(tǒng)研究領(lǐng)域,，他深知國家的需要就是科學(xué)家的使命,，這也是他專心投身該領(lǐng)域的初衷?！笆澜绶秶鷥?nèi)專業(yè)做航天電源的公司很少,，我國在航天電源技術(shù)方面還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國外,。”孫克寧回憶道,。

　　同年,，孫克寧開始了航天電源的研究，而此時(shí)在他面前可謂是“一張白紙”,。毫無借鑒和積累的探索,，注定是坎坷的，很快孫克寧就意識到鎳氫電池存在比能量低,、可靠性差等問題,，無法滿足航天器對高性能電源系統(tǒng)的需求。孫克寧并不氣餒,，又將目光投向性能更為優(yōu)異的鋰離子電池,。2005年，孫克寧提出的空間電源系統(tǒng)研究獲得立項(xiàng),，但仍然面對無成熟設(shè)備,、無商業(yè)化材料和無工藝技術(shù)的種種困難。

　　2009年,，孫克寧來到北京理工大學(xué),，成為學(xué)校化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)科能源電化學(xué)工程方向的帶頭人,?！氨崩砉ぴ诨瘜W(xué)化工領(lǐng)域研究底蘊(yùn)深厚，發(fā)展至今研究基礎(chǔ)非常好,，而且學(xué)校對新興產(chǎn)業(yè)研究領(lǐng)域非常重視,，所以來到北理工后,，我感到如魚得水,。”孫克寧這樣介紹到,。之后,，在北理工的沃土上，孫克寧帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)聚焦鋰離子電池,，針對電極材料,、隔膜材料、制造工藝等方面深入研究,，不斷突破,，形成研究優(yōu)勢。

孫克寧主持中英青年學(xué)者城市交通可持續(xù)能源先進(jìn)技術(shù)研討會

　　經(jīng)過20年的潛心研究,，孫克寧團(tuán)隊(duì)在空間電源系統(tǒng)領(lǐng)域已擁有完全自主產(chǎn)權(quán)的專利23項(xiàng),，發(fā)表了50多篇具有國際影響力的論文,，推動(dòng)我國制造出“高比能、高可靠,、輕量化”的空間電源系統(tǒng),，孫克寧也連續(xù)五年成為愛思唯爾發(fā)布的中國高被引學(xué)者（能源類）。

拼搏奮斗的“青年軍”

　　“我們團(tuán)隊(duì)有個(gè)特點(diǎn)就是年輕,，九名教師,，平均年齡37歲，整體氛圍非常開放包容,?！睂O克寧談到自己的團(tuán)隊(duì)，充滿自豪,。在“點(diǎn)亮”中國航天器電源系統(tǒng)的攻堅(jiān)中,，孫克寧帶領(lǐng)的這支“青年軍”不僅充滿干勁，也充滿了創(chuàng)新思維,?！把鐾强眨垒岷闷嫘??！边@是孫克寧經(jīng)常與團(tuán)隊(duì)分享的理念。

　　“我覺得北理工務(wù)實(shí)的品質(zhì)非常吸引我,，所以畢業(yè)之后我就來了,，并且在團(tuán)隊(duì)里找到了志同道合的伙伴，讓我覺得很有施展空間,?！眻F(tuán)隊(duì)中的青年教師王振華，2009年博士畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)電化學(xué)專業(yè),，來到團(tuán)隊(duì)從事航天電池研究已經(jīng)有十個(gè)年頭了,。

　　作為最早的團(tuán)隊(duì)成員，王振華親歷了團(tuán)隊(duì)拿下化學(xué)電源與綠色催化北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,、電化學(xué)關(guān)鍵技術(shù)與化學(xué)電源教育部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì),、教育部獎(jiǎng)、國家獎(jiǎng)等一個(gè)個(gè)成績,。但成績斐然的背后,，卻是一路的拼搏與奮斗。

　　“測試電池和測試別的東西不太一樣,，為了及時(shí)測量出電池的性能,，初期有些研究只能靠人工隨時(shí)跟進(jìn)檢測。人要跟著機(jī)器走,，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)到什么時(shí)候停止我們就要跟進(jìn)測試,。吃住在企業(yè),，凌晨三點(diǎn)去測電池參數(shù)，早上七點(diǎn)鐘繼續(xù)工作也是常有的事,?！蓖跽袢A這樣談到。

　　做出中國人自己的航天電源,，孫克寧的研究絕不僅僅只是理論上的突破,，他心中要的是實(shí)實(shí)在在產(chǎn)品。帶著這樣的理念,，團(tuán)隊(duì)從理論基礎(chǔ),、技術(shù)路線到產(chǎn)品研發(fā)，每一步都考慮工程化需要,，但這也對團(tuán)隊(duì)提出更高的要求,。

　　空間電源系統(tǒng)的組裝必須在固定空間內(nèi)完成，一旦上天,，就“決不能出錯(cuò)”,，這嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)就是對空間電源系統(tǒng)的基本要求。面對嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn),，電源工程化卻又只能面對尺寸,、能量、重量等最宏觀的要求,，這始終是對團(tuán)隊(duì)極大的考驗(yàn),。

　　“不實(shí)驗(yàn)不相信，不驗(yàn)證不科學(xué)”,，這是孫克寧團(tuán)隊(duì)中師生們常常掛在嘴邊的話,，正是憑借這股“鉆勁”，團(tuán)隊(duì)從“零基礎(chǔ)”開始,，自己搭建設(shè)備,、合成材料，開始探索航天器電源的“中國制造”,?！凹热晃覀冄芯康氖菄业募夹g(shù)短板，那就一定要克服困難,、一定要做好！”

培養(yǎng)學(xué)生有“兩把刷子”

孫克寧為學(xué)生講授《電源工藝學(xué)》課程

　　“知全局,，明亮點(diǎn),。知需求，明方向,。知難點(diǎn),，明細(xì)節(jié),。知能力，明途徑,?！边@是孫克寧對學(xué)生們的要求。在科研上不斷取得突破的孫克寧,，始終將培養(yǎng)出優(yōu)秀的學(xué)生作為團(tuán)隊(duì)成績的重要組成,。他還要求學(xué)生們必須具有兩把“刷子”：一是瞄準(zhǔn)國際前沿，創(chuàng)新基礎(chǔ)研究,；二是對接國家需求,，注重工程應(yīng)用。

　　“我是2014年進(jìn)入團(tuán)隊(duì)讀的博士,，2015年開始選擇將鋰離子電池高容量正極材料作為自己的研究方向,。”提及為何選擇來到孫克寧團(tuán)隊(duì),，博士生盧丞一坦言：“標(biāo)簽清晰,，方向明確，孫老師一直致力于電池研究,，一直深耕能源領(lǐng)域,。只有長久不移的研究才能把科研做深做大，而盲目跟風(fēng)則沒有前途,，孫老師給我們樹立了學(xué)習(xí)的榜樣,。”

盧丞一完成博士學(xué)位論文答辯后與導(dǎo)師孫克寧合影

　　盧丞一的研究主要是高性能鋰離子電池正極材料的開發(fā),，旨在提高鋰離子單體電池放電比容量和循環(huán)倍率性,。正是得益于導(dǎo)師孫克寧的悉心指導(dǎo)，使盧丞一收獲不小,。

　　“磷酸鐵鋰電極材料因其相對較高的安全性被廣泛應(yīng)用于鋰離子電池中,，但它的缺陷是比容量不太高。在一次實(shí)驗(yàn)中,，我偶然發(fā)現(xiàn)了磷酸鐵鋰的放電容量有了較大幅度的提升,。孫老師沒有放過這一偶然發(fā)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而是鼓勵(lì)和指導(dǎo)我進(jìn)一步觀察思考其中的機(jī)理,。最終,，我們反復(fù)試驗(yàn)，通過構(gòu)造氮氧自由基對其進(jìn)行復(fù)合能量的提升,，實(shí)現(xiàn)磷酸鐵鋰比容量的“超容”,。而當(dāng)時(shí)全世界只有少數(shù)幾篇論文談到如何實(shí)現(xiàn)磷酸鐵鋰的“超容”，我們的結(jié)果可以說是開辟了一個(gè)新的方向,?！北R丞一通過“無機(jī)+有機(jī)”工藝復(fù)合,，使得磷酸鐵鋰的比容量達(dá)到了190mAh/g，這不僅超過當(dāng)時(shí)業(yè)內(nèi)可實(shí)現(xiàn)的最高實(shí)際比容量160 mAh/g的水平,，更是突破了170 mAh/g的理論比容量水平,。

　　從普通的制備中發(fā)現(xiàn)問題，從而證明猜想,，然后主動(dòng)優(yōu)化,，最后驗(yàn)證結(jié)果，這樣一條完整的科學(xué)研究閉環(huán),，孫克寧對于自己和學(xué)生們,，都要求不僅完整不可缺失，還必須每一步要走得非常扎實(shí),。

　　“我覺得最有意思的是每學(xué)期一次的實(shí)驗(yàn)技能比拼大賽,。我們每人會有5次機(jī)會，通過5次制備,，拿出其中最好的數(shù)據(jù)進(jìn)行比拼,，所有人中誰的數(shù)據(jù)最好，誰就是冠軍,。通過這種方式,，我們不僅提高了動(dòng)手能力，有時(shí)候還能獲得很多靈感,?！眻F(tuán)隊(duì)學(xué)生徐春明談到這個(gè)內(nèi)部競賽總是津津樂道。而這樣的比拼,，只是孫克寧啟發(fā)式培養(yǎng)人才的一個(gè)縮影,，不論是指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)里的青年教師，還是課題組的研究生們,，孫克寧都十分注重啟發(fā)思維,。“孫老師喜歡思想交流,，樂于分享自己的研究經(jīng)驗(yàn),，但他從不一股腦地灌輸給我們。無論是平常備課還是申請項(xiàng)目,，孫老師會和大家一起討論出框架,，然后非常細(xì)致地幫我們修改，一稿,、二稿……終稿,，草稿上滿滿當(dāng)當(dāng)?shù)囟际撬墓P跡，這個(gè)過程中,，也讓我們有常學(xué)常新的感覺,。”團(tuán)隊(duì)教師孫旺這樣談到,。

　　不忘初心,，為中國“深空之光”璀璨長駐，牢記使命,，用奮斗建功立業(yè)新時(shí)代,。“這是我們科研人員應(yīng)該做的,，也是每一個(gè)北理工人需要做的,，所以我們就做了?！痹跇s獲國家獎(jiǎng)勵(lì)之際,，孫克寧如是說。