寒冬时节,先进储能材料国家工程研究中心里依旧是一幅热火朝天的场景。研发人员正在中心主任兼首席科学家钟发平的指导下,开展一种新型电池材料的实验工作。
致力于高性能绿色二次电池、电池关键材料及电化学储能的应用理论研究和工程化开发;带领团队突破镍氢电池生产关键技术并实现成果产业化;将混合动力汽车用电池关键核心材料产业规模做到世界前列;率先开发国内首个分布式微网新能源储能系统……30多年来,钟发平在“储能”这条路上孜孜以求、一往无前。
实现连续化带状泡沫镍的产业化,是钟发平科研路上第一个大的突破。
镍氢电池广泛应用于移动通讯、笔记本电脑、电动汽车等领域,其关键材料便是连续化带状泡沫镍。“当时,我国还不能规模化生产连续化带状泡沫镍,只有日本、法国等国家能生产。”钟发平说,在一次与外商的谈判中,对方把泡沫镍的价钱抬高到每平方米30美元的“天价”,声称“少一美分也不卖”。
1997年,钟发平带着连续化带状泡沫镍生产技术专利回到家乡湖南,租下了一间废弃的食堂,和几个志同道合的伙伴一起,探索连续化带状泡沫镍的产业化之路。此前,从武汉大学化学系博士毕业后,钟发平先后任职于中国科学院化学研究所和清华大学。他还在原国家科委国家高技术新型储能材料工程开发中心暨镍氢电池中试基地担任总工程师,并顺利完成中试工作。
没有可供借鉴的技术路线,没有可满足连续化生产的设备,钟发平就带着研发人员自己设计、制造。白天,研发团队在搭建的简易中试产线上不断调试,查看电镀设备能否实现连续化烧结和真空镀膜等生产过程;晚上,钟发平在简陋厂房中给同事们讲授化学、物理、机械知识,探讨工艺技术难点……经过数百个不眠不休的日夜,他们创新探索出磁控溅射气相层积镀镍法,解决了材料的高韧性、高强度和高一致性等问题。
随后,钟发平创办的长沙力元新材料股份有限公司(现为湖南科力远新能源股份有限公司)成功研制出具有自主知识产权的连续化带状泡沫镍产品,填补了国内空白。
2008年,面对节能与新能源汽车发展的大趋势,钟发平带领团队进军汽车动力电池领域。“刚开始试样的时候多次被拒,但我们的真诚和对品质的精益求精最终打动了客户,2014年开始稳定给丰田供货。”钟发平说。凭着一股不服输的劲头,钟发平团队研制出国内首条镍氢汽车动力电池全自动生产线,将混合动力汽车用电池关键核心材料及动力电池的技术水平、产业规模和智能制造能力做到前列,成为多家车企混合动力电池的主供应商。
在中国工程院院士、中南大学原校长黄伯云看来,新材料是科技进步和产业升级的重要基石,连续化带状泡沫镍作为关键基础材料,其国产化为先进二次电池的发展奠定了基础。“我们通过引进钟发平一个人才带动一个产业的发展,推动湖南省的电池事业从无到有。”
在此基础上,钟发平团队不断探索新的储能方式和领域。2011年11月,该团队研发的分布式微网新能源储能系统,在第十三届中国国际高新技术成果交易会上首发,并在深圳市南山区投入使用,填补行业空白。该系统是以集成3S(BMS+PCS+EMS)技术为核心的小型发、配、储、输、送的电力系统,既可以与外部电网并网运行,也可以孤立运行,实现分布式发电最大化、分布式储能寿命优化、用电负荷节约化,先后在广东、江苏和湖南等地开展了示范应用。
新能源汽车经过十余年的快速发展,动力电池退役高峰期即将到来,特别是随着以磷酸铁锂电池为主的新型储能高速发展,退役电池的回收与再生将成为环境保护和资源保障的重大课题。而传统的电池回收技术存在工艺流程长、环境足迹重、锂回收率低等问题。为此,钟发平带领团队国际首创了退役磷酸铁锂电池脱氟提锂技术,攻克了黑粉中氟含量高和锂浸出液中杂质组分浓度高的难题,实现了高效率选择性提锂在电池回收领域的成功应用,电池黑粉残氟含量小于0.045%,锂综合回收率大于95%,酸碱用量减少90%,成本降低30%。
与此同时,钟发平不断探索交叉学科的研究。2024年6月,武汉大学碳中和研究院正式揭牌成立,钟发平受邀担任该院首任院长。“在激烈的国际竞争中,靠单打独斗是行不通的。尤其是‘碳中和’这样的系统性工程,更需要跨学科、跨专业、跨领域的交叉创新。”钟发平说。研究院整合学校电子信息学院、化学和分子科学学院等单位的研究力量,充分发挥该校在遥感科学与技术、地球物理学、化学、法学、经济学等领域的学科优势,同时引入行业产业力量,形成产学研深度融合、跨学科协同创新的研究平台和创新联合体。2024年11月,由钟发平创立的大储能生态创新联合体在武汉正式成立。
作为储能行业的一名“老兵”,之所以在花甲之年再出发,钟发平说,是因为在以储能为代表的“碳中和”领域还存在痛点卡点,他看在眼里急在心里。“我是因为国家教育政策才得以从偏僻乡村走出来的‘农村娃’。”他说,怀着感恩之心,科技兴国、产业报国始终是他最执着的追求,“尤其是在能源结构转型和储能面对复杂挑战的当下,我愿意成为产业发展与技术进步的‘铺路石’。”(咸宁新闻网)
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