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《西南商报》近期发表关于我司首席科学家王海燕教授的报道

发布日期:2024-12-13 发布人:管理员 浏览次数:
《西南商报》近期发表关于我司首席科学家王海燕教授的报道
  


近日,《西南商报》发表了关于我司首席科学家王海燕教授的报道。


以下是报道的全部内容:

随着全球能源利用的绿色转型加速,电化学储能技术日益受到广泛关注。为实现我国2030年“碳达峰”和2060年“碳中和”的双碳目标,大力发展新能源,降低化石能源消费,构建绿色低碳的能源体系已成为我国现阶段能源利用的重要体系。


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由于风能、太阳能等新能源具有不连续性和季节性的特点,且目前弃风弃光严重,新能源利用亟需可靠的规模储能技术。锂离子电池用于规模储能仍面临锂资源不足、成本较高、安全性较差等瓶颈限制,开发低成本高安全高性能,且不被资源卡脖子的新一代储能电池技术迫在眉睫。面向国家在电化学储能领域的重大需求,中南大学化学化工学院王海燕教授从2012年留校工作至今,瞄准新一代储能电池,不断耕耘,挥洒青春汗水,为国家“双碳战略”贡献了中南力量。

为知所以然,扎根基础研究

王海燕教授小时候很好奇为什么装上电池手电筒就能发光照亮黑暗?他曾和小伙伴们将废电池进行拆解,想看看里面到底是什么神奇的东西能够放出电来。正是这种好奇心,让他对“电池”一直保持热爱。2001年,他考入中南大学,这是一所在电池领域被誉为是人才培养的“黄埔军校”。大学期间,他系统学习了相关的课程,并且深受比亚迪董事长王传福先生等杰出校友的影响,树立了投身电池行业的职业目标。

研究生阶段为了有机会开展锂离子电池研究,他毅然选择了跨专业保研,从分析化学转向应用化学专业继续攻读硕士和博士学位。7年研究生生涯中,尤其是在博士期间,他深受三位导师陈立泉院士,黄可龙教授和Peter G Bruce院士言传身教的影响,对电池领域的应用基础研究产生了浓厚兴趣,7年的学习也让他从科研小白成长为电池领域有一定专业基础和科研成果的青年科技工作者。2012年博士毕业后,王海燕教授幸运获得了留校任教的机会,加入了唐有根教授领衔的化学电源与材料研究所,开始了新一代储能电池的研究与应用。


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从教十二年,王海燕教授在基础研究领域硕果累累。他以通讯作者在Nature Commun,Angew Chem Int Ed等知名期刊发表高水平论文180余篇,他引1.3万余次,H指数65,获授权国家发明专利20多项。先后入选了湖湘青年英才,湖南省科技创新领军人才,国家级青年学者等人才计划,研究成果获湖南省自然科学二等奖,重庆市科技进步一等奖各1项。

防范于未然,破解“卡脖子”难题

锂离子电池已广泛应用于消费电子和电动汽车领域,在规模储能领域也有很好的应用前景。然而,锂离子电池产业受制于资源不足与安全等瓶颈问题。全球70%锂资源分布在南美,我国目前80%的锂需要进口,随着我国新能源产业的飞速发展,锂资源极有可能存在被国外“卡脖子”的风险。另外,锂离子电池使用有机电解液,存在起火爆炸等安全隐患,在大规模储能电池领域面临很大的安全风险。

在此背景下,王海燕教授聚焦储能材料的结构与界面调控研究,致力于钠离子电池和水系锌金属电池的开发。钠离子电池具有钠资源丰富,成本低廉,安全性更好,低温性能好,且与锂离子电池体系相似的特点,在现阶段有望解决锂资源不足的问题。硬碳负极是目前制约钠离子电池产业化的关键一环。从日本进口的硬碳负极售价高达15-20万/吨,无法满足我国低成本钠离子电池的商业化需求。课题组聚焦低成本生物质原料(如竹子,椰壳,茶油壳,杉木等),深入研究了不同种类生物质的成碳机制,解析了生物质中的不同组分如:纤维素,半纤维素和木质素在成碳过程中的影响规律,开发了系列高性能的硬碳负极材料,相关成果发表在Nature Commun,SusMat,Small Methods等知名期刊上,重点通过前驱体组分的调控实现了低品质原料的高效利用,初步解决了生物质基硬碳品质一致性较差这一行业难题,同时开发了一种添加剂增强的混合酸处理技术,显著降低了硬碳产品中的灰分含量,提升了硬碳的储钠动力学性能。2022年,课题组与上市公司威胜控股实控人合作成立了湖南钠科新材料有限公司,开发生物质基硬碳负极材料,公司已完成1000吨/年的中试产线建设,目前整体运行良好,第一代产品性能接近日本同类产品,但价格不到1/3,成本上极具竞争力,有望实现进口替代。

同时课题组与另外两家企业合作推进钠离子电池磷酸钒锰钠正极材料和镍铁锰基层状氧化物正极材料的产业化,其中镍铁锰基正极材料已完成每次数百公斤级放大制备,具备了大规模的中试基础。

 

再攀高峰,探索“科学无人区”

如何进一步提升钠离子电池的能量密度是增强其与锂离子电池竞争的关键,也是下一代钠离子电池的发展方向。王海燕教授时刻带着这个问题,在推动现有钠电池材料技术规模化、产业化应用的同时,积极进行钠离子电池的迭代研发。

他把课题组有限的力量聚焦到更具挑战性的固态钠离子电池和无负极钠电池技术上。目前很多科研人员和企业同行都在从事固态锂离子电池的研究,但两年前王海燕课题组已同时着手开展固态钠离子电池和无负极钠电池的研究,他希望最终能打通无负极固态钠电池,形成鲜明的研究特色和学术影响。

基础研究需要勇于探索“科学无人区”,实现引领创新。王海燕教授在新一代储能电池领域一直在致力于引领性的应用基础研究。同时,他一直努力践行中南大学“知行合一,经世致用”的校训,坚持基础研究与产学研用并行,积极对接国家和地方重大需求,推动电池行业进步。目前与湖南毅华新能源合作开发聚合物固态钠离子电池,同时与广东东峰集团合作开发无负极钠电池技术,推动了产业化进程。


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十二年的厚积薄发让王海燕教授在推动新质生产力发展中能担起使命,敢为人先。“电池是个神奇的东西,它正在改变我们的生活方式。能抓住时代的机会投入新能源材料和新电池体系的研究,对我来讲是一种幸运”,“我的博士生导师陈立泉先生一直有个电动中国的梦想,今天中国正率先走在电动化的路上,引领了世界的技术方向,在这个电动化浪潮中我们还可以做出更多的中南贡献”。新质生产力的未来是怎样的?王海燕教授将会带领团队突破一个又一个难题,用自己的脚步去丈量和攀登新型储能电池的高峰。

 

原文链接:https://www.peopleapp.com/rmharticle/30046248474


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