2021年是松山湖建园20周年,自建园以来,松山湖始终坚持“科技共山水一色,新城与产业齐飞”,一张蓝图干到底,实现从一片荔枝林到国家级高新区、珠三角国家自主创新示范区、大湾区综合性国家科学中心先行启动区的“三级跳”,吸引了中国散裂中子源、松山湖材料实验室等大装置、大平台,23家省级新型研发机构及一批大企业汇聚与此,成为新时期东莞参与粤港澳大湾区国际科技创新中心建设和代表国家参与国际竞争与合作的重要战略平台。 目前,松山湖已吸引各类人才近10万名,包括国家级人才68名、省“珠江人才计划”领军人才12名、市创新创业领军人才95名、市特色人才299名,入选国家双创示范基地。 为探寻这片创新高地的创新创业创富密码,近期,松山湖科教局联合南方日报展开为期数月的深度走访调研,在松山湖及大朗、黄江、寮步、东坑、大岭山、横沥、石排、茶山、石龙、企石等松山湖科学城及功能区各镇范围内对话各领域创业者,以他们的精彩经历,解码松山湖全要素、全链条创新生态系统支撑下的高质量发展路径。 近期,我们将开设《松山湖创业故事(六)》栏目,以展示调研成果,后续《松山湖创业故事(第六集)》也将公开出版。 本期让我们走近松山湖材料实验室锂离子电池材料研究团队。 |讲述人| 黄学杰,中国科学院物理研究所研究员、博士生导师,松山湖材料实验室副主任、锂离子电池材料团队负责人,《储能科学与技术》编委会主任。主要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,创建多家锂电及相关材料研发和生产企业,实现了锂离子动力电池和储能电池的产业化。 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。在松山湖材料实验室锂离子电池材料研究团队实验室内,一千多个电池样品在测试设备上不停进行充放电等试验,检测新型电极材料的技术性能。 利用该团队研发的新型电池材料,未来有望将锂离子电池能量提升40%,而成本降低30%,手机将获得更长的待机时间,电动汽车则可以获得更长的续航里程,清洁能源获得更广泛的应用。目前,该团队瞄准动力电池等领域,加速向产业化应用推进,立志“让煤炭和石油的用途从燃料变回材料”,推动电动汽车等产业实现跨越发展。 "石头时代结束不是因为没有了石头" “电池有三个最主要的应用方向,其中大家最熟悉的是手机等电子消费品领域的应用。”锂电池团队负责人、材料实验室副主任黄学杰研究员首先介绍道,相比于其他电池,锂电池有着更好的综合性能表现,在手机、电脑等各种电子产品上有着广泛应用。 早期是电子消费品领域激烈竞争推动着锂电池性能不断提升。“过去‘大哥大’非常时髦,但体积大,价格昂贵。当时采用的镉镍电池,一块电池充满电只能用两三个小时,出门还得携带多块备用,非常不方便。” 锂离子电池在电子产品领域应用使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。当前,我国新能源汽车保有量已达数百万辆,产销总量均达到世界第一,不仅传统车企纷纷向新能源汽车转型,蔚来、小鹏等电动汽车新品牌也先后创立,发展势头迅猛。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,汽车行业还有一件很重要的事就是智能化,因为只有电动化的平台才能够有效地支持汽车实现智能化,让汽车成为人们工作和生活的空间,电动化和智能化互相促进。”黄学杰举例道。 “不能简单认为电动化就是为了省油。”黄学杰表示,固然石油资源有限是发展电动车的一个重要理由,新的技术变革才是燃油车必将被淘汰的真正原因,正如石器时代的结束并不是因为没有石头了,而是因为青铜和铁器技术的进步。隋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。 锂离子电池还在储能方面具有广阔前景。“目前太阳能、风能的发电成本越来越低,清洁能源在电力供应中的占比在不断提升,但是这些清洁能源最大的问题就是不连续,需要对电能进行储存调节。” “电池已成为主要的电力储能技术,以锂离子电池为主,去年新装的电力储能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。 汽车产业是全球最大的工业门类之一,在刚刚发布的2020年《财富》世界500强榜单上,众多汽车厂商名列其中。由于中国的汽车产业起步晚,在汽油车制造方面技术水平与德国、日本、美国等国相比相对落后,但新能源汽车,特别是电动汽车的出现,为国产汽车崛起提供了赶超的绝佳机会。制约电动汽车发展的三大痛点是续航里程、价格和充电时间,主要受动力电池技术制约。 作为材料实验室的创新样板工厂项目,锂离子电池材料团队的目标也非常明确,即实现两种材料的产业化应用。 “下一步从每天产几百公斤到几吨几十吨,那是生产工厂的事。实验室也鼓励大家到时去跟企业结合,或者创办生产企业去扩大规模,需要融资和运营企业等。” 落地东莞后,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的对接合作,就消费类电子终端产品的合作也正在推进。
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