三十余载矢志研发储能技术（讲述·弘扬科学家精神）

admin1年前 (2024-12-15)产业地产资讯45

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　　先进储能材料国家工程研究中心主任兼首席科学家、武汉大学碳中和研究院院长钟发平——

　　钟发平（左一）在车间指导工艺生产。

　　先进储能材料国家工程研究中心供图

　　钟发平（左一）在车间指导工艺生产。先进储能材料国家工程研究中心供图

　　钟发平，1965年生，湖南桃源人。先进储能材料国家工程研究中心主任兼首席科学家，武汉大学碳中和研究院院长。长期从事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，主持完成“国家绿色制造”“国家智能制造”等重大专项关键技术攻关，荣获国家科技进步奖二等奖2项、省部级科技进步奖一等奖4项等，作为第一完成人取得授权发明专利115件。

　　在位于湖南长沙的先进储能材料国家工程研究中心，研发人员正在中心主任兼首席科学家钟发平指导下，开展一种新型电池材料的实验工作。从精确称量化学原料，到操作实验釜、反应炉完成关键合成，再到运用扫描电子显微镜等仪器检测分析，最后集体论证，每一步都严谨细致……

　　加快经济社会发展全面绿色转型，离不开高效、环保的能源开发及对能源的存储和利用。储能作为能源转换的关键环节，是建设新型能源体系的重要一环。今年59岁的钟发平，便是我国电化学储能领域的专家和产业“拓荒者”之一。

　　30多年来，钟发平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；率先开发国内首个分布式微网新能源储能系统，解决储能技术难题；牵头组建武汉大学碳中和研究院，助力培育绿色新动能，服务“双碳”目标。

　　在湖南郴州的电池回收与再生中试平台内，废旧电池正被精准拆解，有毒物质被深度去除，有价值的材料则被筛选分离。在材料再生区，电池材料在反应器皿中翻滚、浸出，技术操作有条不紊。

　　“新能源汽车经过10余年快速发展，动力电池退役高峰期即将到来，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。”钟发平介绍，他带领团队创新研发了退役磷酸铁锂电池脱氟提锂技术，攻克了有效规避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应用。

　　从电池的原材料生产到退役回收，钟发平的科研和创业历程，是我国储能电池技术创新发展、产业链不断拓展延伸的一个缩影。1991年，钟发平从武汉大学化学系博士毕业后，先后任职于中国科学院化学研究所和清华大学，也曾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。

　　镍氢电池广泛应用于移动通信、笔记本电脑、电动汽车等领域，其生产的关键材料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。”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。钟发平暗下决心，“要把关键核心技术掌握在自己手中”。

　　1997年，钟发平带着研发的连续化带状泡沫镍生产技术专利，回到家乡湖南，租下了一间废弃食堂，和几个志同道合的伙伴一起，探索科技成果产业化之路。

　　没有可供借鉴的技术路线，没有生产设备，钟发平就带着研发人员自己设计、制造。白天，他们在搭建的简易中试产线上不断调试；夜晚，钟发平在简陋厂房中给同事们讲解化学、物理、机械知识，探讨工艺技术难点……经过数百个日夜，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难题。

　　1998年秋，钟发平创办的长沙力元新材料有限公司（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，科力远公司开始从民用电池向汽车动力电池领域进军。经过全力科研攻关，钟发平带领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世界前列，成为多家车企混合动力电池的主供应商。

　　在常德力元新材料有限公司的电池材料生产车间里，一台台自动化设备正在稳定运行。车间楼顶，面积约3.3万平方米的太阳能光伏板“矩阵”将光能源源不断地转化为电能，并通过分布式微网新能源储能系统，满足工厂的生产用电需求。

　　常德力元公司总经理严勇介绍，在用电高峰或者外部电网发生故障时，这套储能系统可以迅速切换，保证关键生产设备和安全系统的持续运行。

　　我国能源结构以火电为主，推动节能减排降碳，需要大力发展以风光电为主的新能源。“风电、光伏具有随机性、波动性等特点，集中式的大规模接入，会导致电网无法消纳，最终出现‘弃风弃光’的问题。”钟发平说，这就需要大力发展储能技术和设备，在用电低谷时把多余的电能存储起来，在用电高峰时把电能释放出来，实现削峰填谷。

　　早在2005年，钟发平就已创建湖南省先进储能材料工程研究中心，研发电池和储能技术。2009年，国家发展改革委批准同意，该中心升级为先进储能材料国家工程研究中心，这也是我国首个先进储能材料和储能技术领域的国家级平台。

　　2011年11月，钟发平带领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。“该系统既可以与外部电网并网运行，也可以独立运行，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。”先进储能材料国家工程研究中心总工程师贺持缓介绍。

　　近年来，钟发平带领团队在电化学储能领域不断加大研发力度，探索出“镍氢+锂电”混储系统技术，将镍氢电池的高功率、高安全性、长寿命、宽温域优势与磷酸铁锂电池的高能量密度、低成本优势结合，进一步破解储能安全与寿命难题。

　　开展跨学科、跨专业、跨领域交叉创新

　　武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室，对地观测新技术实验室内，科研人员王磊正在调试一台新研发的红外差分吸收二氧化碳廓线探测激光雷达。只见他小心地调整着激光发射器的角度，确保光束穿透大气层捕捉到细微的二氧化碳吸收光谱，二氧化碳浓度的轮廓线在电脑屏幕上逐渐清晰。

　　“红外光中的某些波长会被二氧化碳分子吸收，这种特性反映在遥感卫星图上，经过处理，会呈现出不同区域光强明暗的变化，以此可以判断二氧化碳浓度的高低。”武汉大学碳中和研究院副院长韩舸介绍，近年来，研究团队聚焦大气遥感碳监测技术，成功实现了温室气体激光雷达核心硬件的国产化，助力我国发射了世界首颗激光碳监测卫星。

　　在此基础上，2024年6月，武汉大学碳中和研究院正式揭牌成立。“‘碳中和’这样的系统性工程，离不开跨学科、跨专业、跨领域的交叉创新。”受邀担任武大碳中和研究院首任院长的钟发平介绍，碳中和研究院整合武大电子信息学院、化学和分子科学学院、测绘遥感信息工程国家重点实验室等单位的科研力量，合作攻关，进一步加强相关领域研究。

　　在山东的中国石化胜利油田，武汉大学副校长龚威教授团队研制的小型化二氧化碳、甲烷同时观测激光雷达装备已经成功应用，能够对油田开采过程中的甲烷泄漏、二氧化碳排放实施高精度监测。“根据企业提出的需求，我们计划进一步发挥碳中和研究院的学科交叉优势。”钟发平说，比如测绘遥感信息工程国家重点实验室和遥感信息工程学院，可利用遥感技术监测碳排放和碳汇；动力与机械学院、电子信息学院、化学和分子科学学院可以合作开发新型电力系统和能源互联网……

　　“培育和发展碳中和领域新质生产力，离不开‘跨界’人才的引领。”钟发平表示，面向未来，将进一步发挥先进储能材料国家工程研究中心、武汉大学碳中和研究院等平台作用，在基础科学、关键共性技术难题上开展协同攻关，助力能源结构转型、产业结构升级。