2022年02月14日
第A12版:创业英雄

黄学杰:让新一代锂电池材料“燃”起来

  ▶ 本报特约通讯员  冉雪梅

  无论是日常使用的手机、平板,还是街头日益增多的电动汽车,电池都是现代生活中不可缺少的重要动力源。在松山湖高新区材料实验室锂离子电池材料研究团队实验室,1000多个电池样品在测试设备上不停地进行充放电等试验,检测新型电极材料的技术性能。

  黄学杰可谓这一领域的佼佼者,作为中国科学院物理研究所研究员、松山湖材料实验室副主任、锂离子电池材料团队负责人,他带领团队从事锂二次电池及其相关材料、工艺和装备技术的研究,在国际科学期刊上发表学术论文200余篇,申请发明专利50余项,成功实现了锂离子动力电池和储能电池产业化。

  烧油开车时代结束可预期

  黄学杰表示,随着锂离子电池的应用和兴起,使得手机电池性能显著提升。从早期的摩托罗拉模拟机到诺基亚推出的数字机,手机越来越小,续航越来越久;后来苹果公司又推动了手机智能化。“这都离不开锂电池的支撑,现在的智能手机如果还是用原来的镉镍电池,最多用半小时,显然很难卖出去。”

  锂离子电池在电子产品领域的应用,使该技术和产业链快速发展,也为电动汽车的产业化在电池技术上打下了基础,它已成为电动汽车动力电池的不二之选。新能源汽车需要的动力电池,正是该团队重点攻关的领域。

  “汽车的电动化,首先可以减少对石油的依赖和减少对环境的影响。”黄学杰举例道,“不能简单地认为电动化就是为了省油。”黄学杰表示,石油资源有限是发展电动车的一个重要理由,新技术变革才是燃油车必将被淘汰的真正原因。随着电池技术的进步和汽车智能化,烧油开车时代的结束可以预期。

  “电池已成为主要的电力储能技术,以锂离子电池为主,2021年新装的电力储能90%以上都是锂离子电池。储电效率超过90%,储存成本已经大幅度降低,优于抽水蓄能。”黄学杰表示,另外锂离子电池储能还有分散的优势,可以与电动汽车的普及相结合,汽车电池与电网联动,实现智能调节。

  新一代材料助力电动车产业

  “我们团队在松山湖材料实验室做下一代电池的材料技术攻关,主攻动力电池正负极材料,让电动汽车充电速度加快、充满电后里程跑得更长和降低售价,这主要依赖于电池材料的变革。”黄学杰介绍道。

  电池性能的大幅提升和成本的大幅下降,将为电动汽车产业带来质变。“前几年一台电动车需要国家补贴五六万元,后来逐渐减少到两三万元、一两万元。补贴一旦取消,车子很难卖出去,看得出来它跟燃油车也就差这2万元钱,说明电动汽车市场化已到了一个临界点。”黄学杰表示,目前就是希望通过大家的努力,让电动车产业越过这个临界点。“先进的刚开始未必是经济的,但是最终它将是更经济的。”

  此外,与传统石墨负极材料相比,黄学杰团队研发的高密度储锂合金负极材料具有高比容量、快充性能优的特点,在电动车辆和消费电子领域均具有广阔前景。

  “虽然电动车可以在晚上慢慢充电,但不少时候我们希望它充电能快一些,特别是对一些运营的车辆,几十分钟的充电时间还是太长了,这会导致公共充电设施占用时间过长、场地周转效率低。所以我们希望开发出在十分钟内可充满电的电池,人们喝一杯咖啡的时间即可完成充电过程。”黄学杰信心满满地说。

  与东莞产业生态密切互动

  “我们在中科院物理所已经开展了二十几年的前期科研工作,基础研究已基本做透了。这个时候把它往工业化方向推,必须把每个指标都做好,才可以实现应用。”黄学杰表示,做科研一个材料的少数几个指标比较好,就可以写论文和申请专利,但是做产品的时候,“假设有18个指标要求,差1个都不行。”

  在该锂电池材料团队的实验室内,已经有数十台设备搭建起的一条中试生产线,每天可以生产百公斤级正极材料,动力电池也在试做的过程当中。与此同时,该团队也已经着手注册创业公司,为后续推进产业化应用做准备。

  落地东莞松山湖高新区后,该团队原本将注意力放在汽车动力电池领域,但是东莞本地电子终端产品厂商强大的需求也推动该团队在消费电子领域开展了很多对接合作,消费类电子终端产品的合作也正在推进。

  “其实东莞这一领域需求很强,我们最近都在跟一些厂家密切沟通。特别是我们的负极材料,对提升充电速度有帮助,如果能够做出可几分钟充满电的电池,无疑是很好的卖点。”黄学杰说道。

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