孙克宁:为中国航天“充电”的能源科学家


来源:中国粉体网   乔木

[导读]  如今,孙克宁团队的研究已从航天电源拓展至固态氧化物燃料电池(SOFC)、锂硫电池、钠离子电池等多个方向,并持续在国际顶级期刊发表突破性成果。

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个人简介:

孙克宁,化学电源与绿色催化研究所所长,国务院学位委员会第八届学科评议组成员,国家级领军人才,教育部创新团队带头人,化学电源与绿色催化北京市重点实验室、燃料电池分布式发电技术北京市国际科技合作基地主任。以第一完成人获得国家奖3项,省部奖8项。


研究领域和方向

长期从事能源电化学工程重大技术攻关,在能源的存储、转化与输运方面取得了系统性和创造性成果。

1. 电化学能源转换与存储技术

2. 固体氧化物燃料电池

3. 高比能量锂离子电池


研究成果

主持国际重点研发项目课题、国家863重大项目、国家自然科学基金项目、科技部国际合作项目、企业科研合作课题多项,在Nat. Commun.、Adv. Mater.、Adv. Energy Mater.等期刊发表SCI论文400余篇,2014-2020年连续七年获Elsevier中国高被引学者(能源),主编学术著作2部、教材1部,获国家发明专利授权48项。


从“一张白纸”到国家科技奖:中国空间电源的破局者


在中国航天事业的璀璨星河中,有一束光,为卫星、探测器、空间站提供持久而稳定的能量——那就是空间电源系统。而在这背后,孙克宁教授默默耕耘二十余载,从零起步,突破国外技术封锁,让中国航天器拥有了自主可控的“心脏”。


1999年,当孙克宁刚踏入空间电源研究领域时,中国在这一关键技术上的积累几乎为零。“世界范围内专业做航天电源的公司很少,我国还远远落后。”当时,中国航天器主要依赖镍氢电池,但它的比能量低、可靠性差,难以满足深空探测的需求。


2004年,在西昌卫星发射中心,“两弹一星”元勋孙家栋院士的一句话深深触动了他,“电源系统绝对不允许出任何问题!”这句话成为孙克宁科研生涯的转折点。他毅然转向锂离子电池研究,尽管当时国内既无成熟设备,也无商业化材料,甚至连工艺技术都需从零摸索。



2009年,孙克宁加入北京理工大学,依托该校在化学与化工领域的深厚积累,带领团队在高比能量锂离子电池领域取得突破。2019年,他的“高比能量锂离子电池关键技术及应用”项目荣获国家技术发明奖二等奖,使中国空间电源系统的技术水平实现跨越式提升。


科研突破:从航天电源到下一代储能技术


孙克宁的研究并未止步于航天电源。近年来,他的团队在多个前沿能源领域持续突破:


锂硫电池:2023年,团队通过磷空位工程调控CoP催化剂的电子结构,显著提升锂硫电池的循环稳定性,在贫电解液条件下仍保持高能量密度。2025年,他们又在钙钛矿氧化物缺陷催化领域取得突破,通过La空位调控,大幅提升锂硫电池的氧化还原动力学,使电池在1.0C下循环500次后容量保持率达70%。


高电压锂金属电池:2024年,团队开发了一种含氰基的电解液添加剂(o-TFPN),成功构建稳定的电极-电解液界面(EEI),使锂金属电池在4.6V超高电压下稳定循环200次以上。


钠离子电池:2019年,团队设计出硫氮共掺杂介孔中空碳球(SN-MHCSs),作为钠离子电池负极材料,其独特的结构使电池具备超长循环寿命和高倍率性能。


“两把刷子”育人


孙克宁不仅是杰出的科学家,更是优秀的导师。



“知全局,明亮点。知需求,明方向。知难点,明细节。知能力,明途径。”这是孙克宁对学生们的要求。在科研上不断取得突破的孙克宁,始终将培养出优秀的学生作为团队成绩的重要组成。


他提出科研人才需具备“两把刷子”:瞄准国际前沿,创新基础研究;对接国家需求,注重工程应用。


他的团队虽然年轻,却已承担多项国家重大项目。青年教师王振华回忆:“凌晨三点测数据、吃住在实验室是常态。”正是这种拼搏精神,让团队在化学电源与绿色催化北京市重点实验室等平台上屡创佳绩。


如今,孙克宁团队的研究已从航天电源拓展至固态氧化物燃料电池(SOFC)、锂硫电池、钠离子电池等多个方向,并持续在国际顶级期刊发表突破性成果。


参考来源:北京理工大学官网、北京理工大学《为中国“深空之光”璀璨长驻》等


(中国粉体网编辑整理/乔木)

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