近日,北京萬龍精益導控技術有限公司Feli1200電池超聲波檢測系統跟隨中國工程院院士 中國科學院物理研究所研究員 陳立泉、中國科學院物理研究所研究員 李泓走進央視,以下為《非凡的跨越 我國鋰電池產業異軍突起的背后》專題報道采訪實錄。
基礎研究處于從研究到應用再到生產的科研鏈條起始端,科研人員要付出巨大的努力,才能實現從零到一的突破,而一旦實現了這樣的突破,往往會帶動一整個產業的騰飛,那下面我們就來關注一個如今在我們生活中無處不在的電池產業。
大家看到我手里拿的這塊手掌大小的電池啊,是由中國科學院物理所開發,并已經實現商業應用的半固態鋰電池和我們目前市場上廣泛使用的液態鋰離子電池相比呢,它的能量密度更高,能夠平均延長無人機的飛行時間20%,能夠使電動汽車,一次充電續航里程超過1000公里,是目前國際上最先進的新能源電池之一。
那電池最核心的關鍵技術是什么,我國科研人員又是如何通過基礎研究突破,逐步帶動我國電池產業強勢崛起的呢,我們一起來看看。
不久前,我國2024動力電池產業發展指數發布在這份全球指數中,我國動力電池企業全球市場占有率2023年已達62.9%,其中磷酸鐵鋰電池市場份額在逐年增加,如今我國鋰電池領域的異軍突起令人振奮,但鮮為人知的是,這些成績的背后離不開一支在該領域潛心耕耘40多年的科研團隊,1976年36歲的陳立泉得到中國科學院公派德國交流的機會,從事晶體生長研究,然而才交流了沒多久,陳立泉卻突然給院里寫信說自己想改行。
改行,一個很重要的原因,想為國家啊,做一個事情。到了德國馬普固體所,當時它的全所都在研究氮化鋰這個材料,一個德國朋友要告訴我說這個材料可不得了,將來可以去做固態電池,可以去開汽車,那么我馬上就對這個非常感興趣了。
當時我國應用的主要是鉛酸電池和鎳鉻電池,陳立泉想要研究的氮化鋰,在那個連自行車都還未普及的年代,并不為人所知,所幸他轉方向的申請得到了中國科學院的批準,于是陳立泉先完成了原計劃的晶體生長交流任務之后,就一頭扎進了全新的固態離子學領域,研究超離子導體,1978年陳立泉回國,在多方支持下,正式開啟了固態離子學的相關基礎研究,中國科學院也預見性的看到了這個領域可能的前景,連續3個五年計劃都將固態離子學和鋰電池列為重點或重大項目,為研究提供了基礎保障,1988年我國第一塊固態鋰電池在中國科學院物理所誕生,但此時距離商業化應用還非常遙遠,而很快,1991年日本索尼公司宣布液態鋰離子電池實現商業化,我國傳統電池產業面臨巨大沖擊。陳立泉立馬決定先放下固態鋰電池的研究,轉攻鋰離子電池的研究。
在當時極其有限的科研條件下,陳立泉他們不僅研究了鋰離子電池正極材料的制備方法,基本特性和材料性能,取得了一系列基礎研究方面的突破性進展,還依靠自制的設備,國產原材料和自主技術,建成了我國第一條正式投產的鋰離子電池中式生產線,為探索我國鋰離子電池產業化道路做出了重大的基礎性貢獻。
一個新的東西,如果沒有基礎研究的話根本不行,之前我做了一個報告,就是中國鋰電怎么突圍,我說一個是我們要加強基礎研究,第二個要加大投入,第三個,國家要有戰略的布局,把基礎研究放在第一。
憑借著科研團隊扎實的基礎研究和在核心技術、關鍵材料上的不斷突破,我國鋰電池綜合實力迅速上升,2014年中國鋰離子電池的國際市場占有率已為世界第一,陳立泉和團隊并沒有停下攻堅的步伐,而是又重新打起了固態鋰電池的主意。
液態鋰離子電池隨著時間的延長已經達到了一定的瓶頸,但我們在很多應用場景,比如說手機現在有三疊屏,衛星通話,還有人工智能的各種功能的疊加。
汽車呢,我們當然希望一次充電能跑得更遠,也希望提高能量密度,所以我們一直以來持續的在推動液態鋰離子電池向半固態和全國態電池逐漸的這個轉化全固態電池的初始樣品,在今年底可以拿出來,我們預期2027年實現初步的這個產業化和規模量產。
北京萬龍精益導控技術有限公司研制的Feli1200電池超聲波檢測系統已服役于中科院物理所,服務固態電池的開發,助力新能源電池產業升級。
而針對我國鋰資源供應鏈風險問題,中國科學院還提前布局了鈉離子電池基礎研究,2年時間里,國內首個鈉離子軟包電池和圓柱電池在物理所相繼誕生。
鈉離子電池和我們現在目前鋰離子電池,它的工作原理是類似的,咱們這個固態離子學實驗室在40多年的這個鋰離子電池的這個基礎研究方面,實際上對于我們研究開辟這個新的方向,納離子電池,這個是奠定了非常堅實的基礎,現在到了一個爆發的一個階段,目前我國鈉離子電池不論是材料體系還是電池的綜合性能等技術研發方面,還是在產業化的推進速度,示范應用及標準制定等方面都處于國際的前列,已具備先發優勢,在國家需要的時候,我們一定會繼續挺身而出。
Feli 系列電池超聲波檢測系統是一種無損原位表征手段,可視化電池內部變化,廣泛應用于電池生產廠、高校、研究院所,消防以及電池回收利用等領域。
可用于電池研發,有助于縮短電池的研發周期,特別是與充放電、溫度控制相結合全壽命實時在線可視化電池內部變化。
生產工藝室、質量部、生產過程的抽檢,出廠檢測等有助于電池生產過程質量把控,對改進生產工藝提供支持。
電池安全壽命預測可用于儲能、消防、應急等部門。
Feli 系列電池超聲波檢測系統利用聲波對電芯內物理化學變化的敏感性進行原位無損的成像,進而得到電池內部狀態變化信息。實現了對電池內電解液浸潤狀態、副反應產氣、析鋰、固化狀態、極片缺陷、隔膜褶皺等特征地無損表征成像。
可實現多種顯示功能:A掃描波形、B掃描斷面圖、C掃描圖像、D掃描顯示、層析等??赏ㄟ^缺陷識別功能統計析鋰面積、氣泡面積、浸潤效果等數據。
相較于傳統電性能電池檢測手段,可視化電池內部變化,及超聲信號早于電信號,有助于電池熱失控早期預警等優點。
電池超聲檢測技術具有效率高、成本小、無污染且定位精準的特點,為電芯研究、生產、服役、梯次回收提供了有效的原位免拆解表征手段。
該技術可用于:軟包電池、硬殼電池、固態電池等
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以上相關信息來自:央視新聞:非凡的跨越 我國鋰電池產業異軍突起的背后
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