奇文共赏:科学研究中愚弄大众、自欺欺人的十大方法

来源:新闻动态>    发布时间:2024-06-10 11:34:42 1次浏览

  一直是研究的大热门,每年电池领域发表的文章数不胜数。在国内几乎每个学校都有做锂电池研究的课题组,研究的大军可见一斑。

  据了解,自2013年以后,锂电池领域的年发文数量都在10000篇以上,而且科研热度还在持续增加,呈现出一片“欣欣向荣”的景象。

  然而,实际真的是这样吗?锂电池研究取得巨大的突破和进展了吗?相信很多电池人对此抱有其他的想法……

  近日,一位电池研究领域的勇士——瑞典查尔姆斯理工大学Patrik Johansson教授用一种诙谐反讽的方式向我们倾诉(吐槽)了电池研究中愚弄大众、自欺欺人的十种方法。

  ,我们可能经常发现很难重复和信任新闻稿和高水平期刊论文中的实验成果。尽管某些论文有真正的突破,结果也确实如宣传的那样令人印象非常深刻,但大家只关注提到的“革命性”结果,而忽略了作者所用方法和材料等关键信息。

  最重要的是,绝大多数研究人员并不积极寻求以真实的方式展示他们的研究成果,相反某些误导性的结论可能会极度影响那些从早到晚、迫于论文压力在阴暗的实验室中长时间工作的“搬砖大军”。

  总结并概述出十种方法,使您的结果看起来比真实的情况更具“吸引力“和”开创性“,从而更好地发表在任何高影响力的期刊上

  。作者表示,论文的出发点是如何更好地“提升“科学研究和传播科学质量,可能有助于您在自己和同行的工作中建立清晰的边界,但请不要将其视为指南,Just for fun!

  What? 你问为啥?因为自从2010年以后,电池研究领域就没有真正的研究进展和突破了!我们现在普遍的使用的锂离子电池,早在90年代就已经开发了,对吧?我们在那些高水平期刊论文中读到的“精彩绝伦的实验结果和重大进展”,有多少成果真正实际应用了呢?可能有人会说,电池某个细分支确实有了很大的进展,但是有谁会在忙着撰写另一篇论文的时候,更新最新的研究进展呢?

  所以,Anyway,你肯定能够找到一堆2010年以后最新的论文来“凸显”你的实验结果。而且没有人会指责你使用过时的参考文献,因为实际上你正在将你的结果与其他人刚刚发表的结果进行比较。

  试图弄清楚合理的比单位体积内的包含的能量简直太麻烦了,为啥不直接用化学反应计算呢?因为当你这样做时,你能够得到非常棒的性能数据,尤其是对于锂空气或锂硫电池来说,甚至比市场上锂离子电池的性能都要好得多。So why not?

  ,更不用说还需要仔细考虑实际的非活性物质,比如电解质、隔膜、集流体,甚至外壳

  。最重要的是,你根本不需要真正描述你的电池数据属于哪个Level,只要“吹得天花乱坠”,让外行认为你的纽扣电池数据,总有一天会达到电动汽车的性能即可。如果您正在考虑在你的论文中报告体积能量密度

  ,而且数据确实不理想,怎么办?教你一招,你可以宣称你的材料对于大规模电网存储,无论如何都会有无限空间,promising就对了。

  这一条千万要记住!不要提及任何有关实际生产的问题,以免对读者造成误解。你绝对没必要指出,所谓的性能惊人的纽扣电池性能是在1200 °C经过8个复杂的步骤和2周的反应时间得到的,而且产率低的可怜,只有2%。

  相反,你应该引用 Sigma-Aldrich 公斤级批量价格作为您所用原材料的成本,因为它是如此的便宜,任何人几乎都可以不要钱制作你文中所说的高度新颖的电极。最后,如果您使用了任何自然丰度高的金属,那么请别忘记提及这一点,即使您的活性材料中只含有1wt%左右的这些金属。

  对于电池的循环条件,你的选择有很多,可完全根据需求选择对你数据最有利的测试条件。比如,如果电池在电解质/电极界面出现自放电或副反应问题,那么你可以让电池在高倍率和窄荷电状态

  范围内循环。如果你想获得可以有效的进行快充的电池,那么你只需要(悄悄地)将其与整个 SoC 窗口的单位体积内的包含的能量结合起来

  ,因为这样你会突然拥有一个同时具有高能量和高功率的电池,简直太棒了!什么?你说电池最终应用的SoC 窗口咋整?不好意思,那是电池组设计人员和工程师的事情!

  另一方面,如果您的电解质由于传质限制而存在离子传输的“一些遗留问题”,请务必以 C/20 或更低的倍率运行电池,以“达到的令人印象非常深刻的本征单位体积内的包含的能量” 。此时,你肯定觉得,anyway未来你肯定能提高这个电解液的性能,早晚的问题。那些觉得不可能做到的,水平不够罢了。毕竟他们根本学不会提高温度以获得更高的离子导电率,或“混淆”溶剂质量和溶剂体积,或“忘记”检查电解液的含水量。确保低含水量?那是供应商才该关心的事情。

  除了通过巧妙地选择测试方案,您也可以悄悄地对实验过程进行一些小的更改,从而在同一研究中更进一步地完美呈现您的奇妙科学。至于这里的倍率和浓度差异,那里的负载差异什么的,不重要,不值一提。您还可以在某些电池中使用另一种电解质,who care? 只要你不傻到在实验部分提供这些详细的信息,或者秉承“严谨”的原则,放在某些冗长数据表的脚注里

  Dont worry!你可完全声称他们没采用与你完全相同的实验条件,毕竟重要的“关键信息”已经被你隐藏了。

  要时刻提醒自己,你专注的是科学,而不是技术,两者之间隔着一条巨大的鸿沟!这可以有效的预防你被技术相关的活性材料负载和电解质体积等无关问题所困扰。

  不仅如此,它还能够最终靠多种方式用于提高电池的容量。毕竟,谁会对一些额外的容量说不呢?!最简单的技巧是使用由高百分比导电碳添加剂制成的超薄电极,然后您可以宣称使用了高含量的活性材料

  电解质的分解并避免传质受限的问题。记住,绝对不能提及电解液体积和电池中活性材料的最终含量,因为这样就没有人可以计算出在一个循环中转移的实际电荷。这一些数据都是商业化过程中需要仔细考虑的事情,在现阶段不用担心。科学自由的第一步,就是构造你想要的电池的自由!

  最简单的方法是只展示材料整体的 X 射线衍射图或拉曼光谱,不要介意一些次要的杂质或细节,例如材料体相/表面的差异。此外,要对刚合成材料表征就行,而不是在任何处理

  之后执行此操作。然后,在前几个循环中获得一些不错的循环和容量数据,并报告。在循环期间/循环后不要再对您的新活性材料来任何表征,谁知道可能会发生啥?万一有新的现象解释不了咋办?原位表征只是一个愚蠢的趋势,实施起来也很复杂。这跟将许多不同的表征技术应用于相同的材料一样,纯粹是荒度时间,毕竟你在设计这样一种材料的时候结果就全部预测到了。

  另一方面,如果你真的对新材料或新概念没有一点想法,只选择你可能掌握的最奇特的表征技术,研究一些没有人关注的现象

  的亮点来揭示“很重要”的成果。然后,你就可以准备好在任何高影响力的期刊上发表了。实际上,避免所有与表征相关的问题的最终方法是完全忽略它。你只需拿你新合成的材料、或者电解质,装一堆电池,运行电池,并报告尽可能多的电化学数据,然后从中选出最好的一个或一组。

  ,这可能具有一定的挑战,但这一定不可以成为你踏足世界前沿的借口。然后,你会发现为什么电解质人如此注重细节:比如,如果您发现 SSE 表现出前所未有的离子电导率,这肯定完全来自您的材料,而不是残留的溶剂。记住,绝对不能检查这一点或怀疑实验设置。

  此外,为何需要这么死板呢?添加一点增塑剂或溶剂对性能提升非常有帮助,而且材料仍然

  是固体,对吗?如果有人质疑,您可完全使用 “准”、“半”等前缀或者在最坏的情况下使用“混合”前缀来堵住“悠悠之口”。但是,有一点十分重要,永远别使用“全固态”,否则全固态电池

  没有人这样做,没有人喜欢谈论这件事,那你为何需要这么做呢?毕竟,我们有很多正当的理由不用担心可重复性和统计数据,比如昂贵的材料,漫长的合成路线,缓慢的循环等等。假设你的纽扣电池要进行三个月的循环,既然它已经正常运行了两天,那肯定是有效的数据和可重复的。为什么还要再做五个同样的电池?您在想什么?或者为何需要多次测量离子电导率,难道就为了获得一些误差棒吗?不,在电池科学中并不真正需要包含统计测量和误差分析。相反,而是要求我们相互信任。如果我们坚持偏差是“一个特性而不是一个错误”的观点,那么更多的论文会被发表。

  但是如果实验数据与您预期的数据相去甚远,那肯定要重新测量。因为这可能确实存在一些没办法真正避免的错误,如电池循环过程中库仑效率的变化。但是,请别害怕,这并不代表你真的必须反映出来;我们都听说过 y 轴应该覆盖 0–100 %,对吗?但是归一化后,没有人能发现 CE 是如何不规律地变化的,有时甚至超过 100 %。同时,您还应该使用非常粗的图形线,因没有人想放大每个图形,这对于不太精细的 X 射线衍射图、不稳定的循环伏安图和糟糕的 EIS 拟合特别有用。对于后者,永远别解释为什么从许多可能的情况中选择用于一个特定的 EIS 分析的等效电路。

  让我们面对现实吧:有时尽管遵循了上述所有建议,但您的结果并不像预期的那样具有革命性。不需要过多的担心,众所皆知,人们都喜欢漂亮的彩色图形、精美的SEM图和断层扫描图像。别担心这些技术与你的研究目标或重点的相关性,您可以每时每刻提出您想要的任何声明,并且展示很酷的数据永远都不可能出错。说到图形,你很有可能会发现几乎每篇论文都有一个漂亮的“摇椅”示意图,那是因为人们可能已忘记了工作原理。重复是一切学习之母!随着各种网络渠道和社会化媒体的持续不断的增加,无论是在你自己的大学还是在期刊和出版社,都非常愿意推广你的科学,真的没理由不尝试把细节做到最好。因此:如果以上所有方法都失败了,请给你的论文制作精美的动画或视频吧!

  致谢:这篇论文是 P.J. 研究小组内一项为期 6 个月的头脑风暴式任务的输出结果,作者希望感谢多年来从科学(电池)文献中收集到的所有灵感和观察结果。

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