诺奖花落锂电池是否姗姗来迟

 公司新闻     |      2019-10-17 20:22

  今年的诺贝尔化学奖让锂电池成为聚光灯下的“明星技术”。来自美国的约翰古迪纳夫、英国的斯坦利惠廷厄姆和日本的吉野彰三名从事锂电池研究的科学家,共同分享2019诺贝尔化学奖。记者梳理发现,在三位获奖科学家致力于锂电池发展的创新征途上,也有几笔精彩的“江苏印记”——它不仅意味着开启“一个可充电的世界”,更作为工业革命的基础性技术,成为行业转型的强大“助推器”。

  诺奖开启的锂电池“盛典”也仅仅是个开始。手机电池如何才能真正够用,电动车何时才能拥有强劲续航力从容跑长途……围绕电池的一系列相关技术仍有待突破,对于“技术咖”来说,诺奖并不代表“登顶”,更像是一个激励信号。

  技术革命仍在进行,

  锂电池“剧透”新能源发展

  “三位科学家创造了一个可充电的世界。”这是2019诺奖委员会对三位化学奖得主的表彰评价。手机、笔记本电脑、新能源汽车……在当下这个移动终端随处可见、充电随时可实现的“智能时代”,化学奖花落锂电池,有人不禁笑论,诺奖真是“姗姗来迟”。其实不然,诺奖在肯定伟大成果的同时,也传递出电池技术创新“仍在路上”的强烈信号。“电池的安全性、稳定性,以及能量密度等都是亟待攻克的技术难点。”苏州大学能源学院院长晏成林教授表示,锂电池的发展与绿色能源革命仍在进行时,电池技术是当下能源转型、汽车电动化的关键。

  如何摆脱石油燃料、解决能源危机,这是上世纪70年代初的石油危机爆发时科学家们前行的动力,引发了电化学储能技术的广泛研究。“当时科学家就意识到,以电为代表的清洁可再生能源是未来技术的发展方向,开始研发各种新型电池。”晏成林介绍, 这其中包括采用硫化钛作为正极材料,金属锂作为负极材料,制成首个锂离子电池的惠廷厄姆,以及发现更适合的阴极材料并且令电池能更安全、输出电能更多的古迪纳夫,还有优化锂电池性能、与古迪纳夫合作将学术成果转化到产业的吉野彰。

  50年间,锂电池从技术研发到实现产业化,加速了全人类信息技术和新能源技术的发展进程。“手机、电脑越来越轻薄,太阳能、风能甚至可以被储存,让无化石燃料社会成为可能。”省动力及储能电池产业创新联盟负责人杨凯说,过去,锂电池技术改变我们的日常,今后还将继续产生“颠覆”效应,随着电池管理、电池快充等技术的发展,将加快开启便携式设备的“下一程”,并让电动汽车成为拉动经济的“新巨头”。

  锚定基础研究,

  新一代锂电池备受期待

  锂电池技术发展50年取得的成就,在大众看来,或许只是浓缩成了一部“充电几分钟,通话几小时”的便携手机。但对于研究者来说,攻克电池技术的每一细微环节,都是“漫漫创新路”铺就的。

  在基础研究领域,科学家通过一次次的实验探索,加深对材料的认识,从而推进技术革新。“今年诺贝尔化学奖颁给古迪纳夫等三人,可以说是对整个锂电池行业的肯定与激励。”晏成林感触尤深地表示,现年97岁的美国得克萨斯大学奥斯汀分校教授古迪纳夫,是诺奖历史上年龄最大的获奖者,这一奖项于他实至名归。钴酸锂、锰酸锂等电池材料都是由古迪纳夫发明的,如今,他依旧奋斗、活跃在科研一线,并与江苏科研团队在锂电池基础研究方面有着重要合作。今年2月22日,古迪纳夫与苏州大学能源学院晏成林教授、钱涛老师在《自然-通讯》上发表了题为《空气稳定锂金属负极用于低成本制造的无枝晶锂金属电池》的研究论文。该研究提出了由一种疏水氟化石墨(GF)和氟化锂(LiF)作为保护层的锂金属负极,在空气中可以保持长时间稳定,且具有可以抑制锂枝晶生长的高安全性能。

  “随着电动汽车和储能电网等高能耗储能应用的快速发展,传统的锂离子电池已经不能满足需求,迫切需要开发具备高能量密度的新一代锂电池。”晏成林向记者解释道,该研究利用高温下熔融的锂金属和氟化石墨反应形成保护层,既可以保护金属锂在空气中不被侵蚀,又可以提高锂负极稳定性、安全性,延长电池寿命。

  在这一研究成果的推动下,今后,普通干燥房就可以进行电池组装,并且可以实现大面积生产,降低成本,加快锂电池产业化。

  汽车强续航“提上日程”,

  江苏酝酿电池研发创新中心

  更清洁、更环保的新能源电动车,被视作汽车行业转型的关键“赛道”,而“电池”是这场转型中不可绕开的关键技术。当下,车载动力电池依旧面临安全、能量密度等多种技术难点。

  “近年来,诺奖团队与江苏的多方位合作,促进了电池安全性、能量密度、充放电速度等关键技术的突破。”省工信厅产业转型升级处相关负责人采访中表示,早在2014年,江苏就成立了“省锂电材料产业技术创新战略联盟”,集聚全球创新资源,打通产学研壁垒,以千亿级为目标,打造锂电池产业航母。

  在江阴,远景动力技术公司正致力于以智能物联突破电池性能与应用的边界,通过电池数字模型的海量训练帮助研发提升效率。此次诺贝尔化学奖的另一位得主,来自日本的吉野彰作为远景的技术顾问,参与规划了远景电池创新技术路线,并助推远景的新一代产品研发。

  在南京,江苏塔菲尔新能源科技公司致力于研造出兼具高能量密度与高安全性的产品,将技术战略锁定在固态电池的研发。目前公司已与诺奖得主古迪纳夫取得合作机会,正就固态电解质与活性材料间的界面相容性问题展开基础研究,并计划将相关成果应用于固态电池产品中。技术革新后,汽车锂电池的安全性、续航里程、快速充电等方面将有所改善。

  “江苏在汽车制造、锂电池研发方面有基础、有优势,成为全球知名的动力电池研发和制造中心,是我省中长期发展目标。”杨凯介绍,江苏动力电池产业规模全国领先,数据显示,今年上半年全省动力电池产、销量分别累计完成约8.28GWh(828万千瓦时)、7.26GWh,分别占据全国比重的19.15%、19.95%。此外,南京、常州、无锡等地加速高端动力电池产能布局,预计2019年底,全省动力电池已建、在建产能将超120GWh,可实现250万辆新能源汽车配套能力,将成为全国最大的动力电池生产基地之一。