Page 79 - 优秀学员达人录

上海市青少年科学创新实践工作站

达人 李婧娴
中国科学院上海硅酸盐研究所材料科学与工程实践工作站
上海外国语大学附属外国语学校
科创格言：不积跬步、无以至千里

科创是一场永不暂停的比赛
开框架氟化铁用于水系锌电池正极材料探究 科创是一场永不暂停的比赛
开框架氟化铁用于水系锌电池正极材料探究
在 2020 年 8 月至 2021 年 2 月期间，我有幸来到中国科学院上 在工作站的学习与研究让我了解到了完成一项科研是非常辛苦
海硅酸盐研究所材料科学与工程实践工作站，在工作站老师指导下 的一件事。我们仅仅是在实验室中站了三个多小时，回家的时候就
完成了《开框架氟化铁用于水系锌电池正极材料》的课题研究。 觉得又困又累，但事实上更多更复杂的项目甚至需要工作者两三天
对于中学生来说，研发一款可以彻底解决问题的电池是不太现实 守在实验室。敬佩之余，他们身上不放弃的精神也感染了我。
的，但就其中一部分展开研究是可行的，在科创站老师指导下，我 科创是一场永不暂停的比赛，我们需要每时每刻关注身边事物的
们选择在实验室进行小型扣式电池的组装。采用自己制备的开框架 发展，从创新的角度去探索身边的小事，将学过的知识与实际结合
氟化铁作为正极材料，合成水系锌离子电池，从一个小小的切面窥 起来，让理论更好地服务生活。虽然在实践站短短的几个月时间里，
见电池世界的博大精深。水系锌离子电池内部结构与常规使用的锂 无法系统学习到材料学的所有知识，但是我对于电池有了更深入的
离子电池相似，最主要的特征就是使用锌及锌离子作为电荷载体， 了解，这能让我从全新的角度研究生活中的电池，并可以推而广之，
采用金属盐水溶液作为电解液，具有粘滞性小、导电性强的特点， 帮助我对学校知识的认识深度的提升。
是优于有机溶剂的选择。每一个锌离子都可以携带两个单位的正电 尽管马上就要步入学业繁忙的高三，但是我相信我参与科创的旅
荷，这样的优势为锌提供了较高的能量密度。 程不会就此结束。只要是对身边的科学现象多加关注，有所研究，
在研究过程中，大致可以分为理论学习和实验操作两个步骤。在 都能成为激发金点子的源泉与动力。
理论学习阶段，我们主要学习了开框架氟化铁的特性，以及电池组
装性能测试。随后我们进入实验室，制备开框架氟化铁正极材料，
再将材料作为正电极片进行电池的组装。
尽管对于电池有着极大的兴趣，在研究开始后我才系统学习到电
池的主要结构以及原理，但是要在实际运用中掌握理论，还是有困
难的，
在整个研究过程中，制备电极片的复杂程度是我始料未及的。由
于在学校中可以接触到的化学实验不多，也以无机实验为主，因此
能够在硅酸盐研究所亲自动手完成一次氟化铁正极材料的制备非常
难得。其中开框架氟化铁的制备要求许多有机试剂及精密实验操作，
对于实验不熟练的我们来说确实是一个难题。包括有机实验具有反
应慢、副产物多的特点，导致实验的时间跨度很长，对于产物的影
响难以估量。但是好在有实践站老师的指导，尽可能选用简洁的制
法在实验室中完成开框架氟化铁的制备。

对科研问题孜孜不倦
对科研问题孜孜不倦
李婧娴同学具备浓厚的科研兴趣和对课题的探究热情，对科研问题能主动思考并热衷于请教老师以及与同学讨论。
在此课题中，她主要研究了两种开框架氟化铁正极材料用于水系锌电电池的可行性。她能够考虑到开框架氟化铁宽阔离子传输通道和存
储空间的特点，将其合理应用到离子半径更大的锌离子驱动二次电池上，这样的研究思维模式值得肯定。论文整体的思路构架清晰，她阅
读了一定量的前沿文献，为此课题的进行做了充分准备。她采用安全可靠的离子液体氟化方法，成功制备了两种开框架氟化铁并初步探究
了将其用于水系锌电池正极材料的可行性，得到的数据严谨可靠。这些都体现了她对科研问题孜孜不倦的态度和成长为一名创新型人才的
潜力。
——指导老师：中国科学院上海硅酸盐研究所助理研究员 胡九林

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