中科院研制出新型锂电池，可在极端温度下正常使用，已经开始量产
提到新能源车，大家最为关心的其实就是电池了，因为电动汽车充电可不像燃油车，几分钟就完事，并且到了冬天，气温较低的时候，电动汽车的续航里程又会大打折扣，所以虽然马路上的新能源车越来越多，但是行业里也还在努力的研发电池方面的技术，希望可以在充电时间、续航里程等方面能取得进一步的突破。
这不好消息来了，近日，中科院宣布研制出一款新型的锂电池，不仅可以在较低的温度下使用，还有效地提升了充电效率，那么今天我们就来聊聊这个事儿。
5月25日，中科院深圳先进技术研究院在官网正式宣布，唐永炳研究员团队研发出一项新型锂离子电池技术。
该技术最大的特点在于，电池能够在-70℃到80℃的温度范围内正常使用，适应环境温差“横跨”150℃。
大家都知道，我们国家幅员辽阔，所以气温随着地域和季节的不同变化很大，例如北方地区冬季的气温甚至可以达到-40℃以下，而南方地区夏季最高气温能达到50℃以上，这就导致了使用锂电池的设备在冬季出现无法开启的情况，例如电动汽车无法启动、手机自动关机，或者在夏天因为温度高而增加自然的风险等等。
而这种新型的锂离子电池技术，做到了低温、高温同时兼顾，不仅在民用领域，在工业、通信、科研、军事、救援等领域，都具有非常好的应用前景，可以在极端环境下，尽量保证设备的正常运行，例如光伏储能、家庭储能、通讯基站储能、轨道交通、国防建设、航天航空、极地科考等需要长时间运行或者在高寒或热带地区使用的场景。
当下，电池的正极材料相关技术已接近“天花板”，想要进一步提升电池的性能，需要从负极材料和电解液上寻找突新的破点。
所以，研究团队开发出了一种新型铝基复合负极材料，通过与商用锂离子电池正极材料匹配，针对不同应用场景，成功开发出了新型锰酸锂、磷酸铁锂和三元电池等产品。
这些新型的锂电池产品具有三个方面的特点：
1、安全性
常规锂电池在使用过程中，其内部会产生锂枝晶，这种物质不仅会影响充电能力，还可能刺穿隔膜，带来电池短路等安全隐患。而铝基负极可以有效缓解锂枝晶的产生，进而提高了安全性。
2、续航性能
铝基负极材料具有较高的理论容量，使得电池能量密度比传统的锂离子电池提升了13%～25%。
3、充电效率
铝基复合负极具有优异的导电性能，所以展示出了优异的快充性能，20分钟即可充满，大大提高了充电效率。
4、成本
基于铝基复合负极的性能优势，并结合开发出的高性能电解液，低温电池产品摆脱了对价格昂贵的纳米级正极材料的依赖，使得电池成本降低了10%-30%。
可见，基于铝基复合负极材料的新型锂电池，具有多方面的优势。
但最重要的是，锂电池相关产品，已经完成了电动车使用场景下的规模化量产，从实验室真正走向了市场。
当然，这项技术的相关研究成果，也已经发表在多个世界著名的学术期刊上，累计高水平论文达到了90余篇。并且，对此，国际储能材料及电化学著名权威专家、美国德克萨斯大学奥斯汀分校阿鲁木甘·曼提拉姆教授评价道，该成果首次提出了双功能铝基负极的概念，匹配商业化正极如钴酸锂、磷酸铁锂、三元材料等，电池表现出优异的长循环稳定性，使得铝基电池具有巨大的应用潜力。
可见技术的权威性。
另外，在知识产权方面，也做了全面的部署，目前已经形成了180余项包括PCT专利、中国发明专利、美欧日韩专利在内的专利池。 这些对于后期大面积走向市场，起到了有效的保障作用。
总之，新能源的时代已经到来，我们需要在电池这个领域取得更多的技术积累和突破。因为并不是每一项实验室的研究成果，每一篇学术期刊上的论文，都能走向市场、变成商业化的产品，但不能因为无法做到成果转化，就不去搞科研了，这个逻辑是不对的，希望大家要明白。
所以，也让我们期待，这项新型锂电池技术以及其他的科研成果，都能够更早更快地取得更大范围的应用。
好了，今天咱们就聊到这儿，大家有什么想法可以在评论区留言，一起参与讨论。记得关注我，我是老万，谢谢大家，明天我们不见不散。
电能转换一线研发近 20 年 实现锂电池生产线节能降碳
秦茂
中国电器科学研究院股份有限公司首席专家
电气控制研究所所长
高级工程师
中国机械工业集团 2018-2020年度“优秀共产党员”
中国机械工业集团 2023年度“劳动模范”
2024年度海珠区“最美科技工作者”
刚毕业就一头扎进中国电器科学研究院股份有限公司（以下简称“中国电研”），连续干了近二十年，这种长期沉浸在央企科研院所的经历也让秦茂养成了勤勉谦逊的习惯。
在向记者讲述自己取得研发成果的过程中，他始终强调成绩的背后首先是研究院的战略部署得当和前辈专家们的技术积累和传帮带，个人的努力只是其中一小部分因素。
他还告诉记者，其实一开始并不知道自己被单位推荐为“2024年海珠区最美科技工作者”，直到后来海珠区的评审结果公布之后才得知喜讯，这一点也让他再度感受到中国电研对一线科研人员的关爱，“在这里我只需要做好自己的科研本职工作，其他的事情单位都会解决得很好，这种宽松的氛围让我觉得很舒服。”
在电能转换领域一线研发岗位干了近二十年，在他看来，科研的最好状态是拥有科学家的思维和工程师的灵魂，这样才能把实验室里的样品更为顺利地转化成市场上的成功产品.
攻坚克难
数字化励磁系统成功国产化
坐落在新港西路204号的中国电研主楼是一栋对称布局的典型苏式建筑，中间塔庭高耸出挑、东西两侧的回廊宽缓伸展。整栋楼的建筑风格侧面印证了研究院的发展历程：上世纪50年代，中国与欧洲其他社会主义国家开始了对电工产品在不同地理气候环境下的环境适应性研究，广东的热带、亚热带气候跟欧洲和中国北方的高纬度地区截然不同，因此成为研究所的首选地。1958年，第一机械工业部广州电器科学研究所正式落户广州，这也是中国电研的前身。此后历经改制，它成为隶属于央企中国机械工业集团的下属股份公司，并且于2019年在科创板成功上市。
在这段历史的传承下，中国电研在过去的发展历程里一直专注于电器产品环境适应性基本规律与机理研究，不断提升我国电器产品在不同的气候、机械、化学、电磁等复杂环境中的适应能力和产品质量水平。
正是在这样的氛围中，2005年从西安交通大学硕士毕业的秦茂加入了中国电研，从事电气控制的硬件研发，一开始就加入了励磁技术装备研发的核心团队。
励磁设备是一种提高发电机组并联系统稳定性的辅助装置，当发电机组因为环境变化导致输出的电压负荷不稳定时，它可以通过调节磁场的强弱来维持电压始终稳定在给定值，确保整个发电机组的安全性和稳定性，属于电力装备领域的高精尖核心技术之一。
在加入单位之初，恰逢中国电研正在努力攻克数字化励磁系统国产化的难关，刚进入团队的秦茂也很快跟着团队的老专家们一起攻坚克难，在一线技术岗位上迅速成长。
在他和团队成员的努力下，公司原有的励磁产品从原来的EXC9000型一步步升级到EXC9100型和EXC9200型。新型励磁设备最终于2010年成功在龙滩电站700MW水电机组实现装机，此后逐步被国内其他水电站和火电站采用，产品不仅获得客户的高度肯定，也荣获多项省部级科技成果奖。
当对记者回忆这段历程时，秦茂也将励磁设备成功国产化归功于中国电研持续的技术积累。在国产化之前，国内的励磁设备长期以来使用欧美品牌产品，而在当时中国经济新的发展形势下，这些国外的技术和服务已经难以满足国内的需求了，国产化势在必行，中国电研也准确抓住了这一战略机遇，最终凭借自身的技术积累完成了技术攻关。
首创突破
锂电装备串联化成分容技术被广泛采用
在取得了励磁设备的成功后，2017年他在公司的安排下从传统能源领域进入新能源领域，开始带领团队从事锂电生产检测装备的研发。当时恰逢国内光伏、风电、锂电池等新能源产业在国家绿色低碳转型战略的支持下实现了大发展，作为新能源产业的上游装备领域也急需一系列核心技术的攻关，这也给秦茂的技术团队带来了机会。
功夫不负有心人。在中国电研的全力支持下，项目团队经过三年多的艰苦努力，最终成功研发出首创的动力及储能电池串联化成分容新技术。
秦茂告诉记者，锂电池在生产过程中分前段、中段和后段，前两段主要是涂布辊压、卷绕叠片等工艺，后段主要包括化成分容等工序，采用充放电来激活电池和分容评级等，而这其中的能耗是当时锂电池生产线的主要“痛点”。串联技术将充放电效率提高到80%，较传统的并联技术，效率提升超过20个百分点，大幅降低生产能耗，有效减少碳排放，同时大幅减少了调试检修维护工作量，提高了产线利用率，缩短了设备交付周期，提升了运营效率。此外，它还可以有效提升电芯的一致性，提高电芯品质，具备智能识别电芯微小缺陷功能，提高了系统安全性。
正是因为具备这些优势，如今锂电装备串联化成分容技术已经被国内主流的锂电池生产企业广泛采用。这一技术不仅给中国电研带来了显著的经济效益，秦茂和团队也凭此成果获得2023年机械工业科技进步一等奖。
工作氛围
在研发一线近二十年从未想过离开
励磁设备国产化和锂电装备串联化成分容新技术的成功让秦茂及团队同事们深切体会到央企科研院所内部良好的氛围，正是这种氛围让他们能够一直心无旁骛地安心科研，连续干了近二十年也没有想过离开。秦茂告诉记者，“既然我的科研追求在这里都能得到实现，让自己及家人能体面地在一线城市很好地生活，为什么要离开呢？”
在他的回忆里，这两段研发攻关的过程中经常有困难受挫的时刻，但是团队成员的互相支持和信赖又能令他重拾信心，特别是通过重大项目的研发，通过老专家不断对新人持续地培养和输出，帮助新人更快地掌握技术、技能，这种老人新人一起咬牙拼搏的经历最后也成为了每个人的精神财富。
2018年串联化成分容新技术研发的关键时刻，有三个月秦茂和团队同事们都是每晚干到12点后才下班，第二天一早8点又回到实验室，做样机、测数据、跑客户、产品调试和跟踪，每一个环节都容不得半点闪失，但是最终还是挺过来了。秦茂说，这段经历充分体现了中国电研“结硬寨、打大仗”、坚持长期主义的文化和传承。
凭借在励磁设备和锂电生产检测装备研发的成功，在中国电研干了近二十年的秦茂也一步步晋升为电气控制研究所所长，成为独当一面的核心技术骨干。
在公司研发一线的长期历练，也让秦茂对于央企科研院所的独特作用有了更深的认识。在他看来，央企科研院所会主动响应国家的战略需求，承担社会责任。由于中国电研发展历史悠久深厚，有更多的技术沉淀，让员工持续在一个专业领域深耕，一个产品打磨十年甚至更长时间，内部传承也更加普遍，公司形成了老专家作为导师通过传帮带的方式带领新人快速成长的制度。
科研状态
“有科学家的思维和工程师的灵魂”
同时，央企的科研院所也更能够兼顾好国家需求、社会责任和短期经济利益的关系；对比高校更专注于纯理论和学术研究的情况，企业的研发活动以市场为导向，所研发的产品能更精准地解决行业痛点，满足市场需求。
在当前国家不断出台政策鼓励科研人员成果转化的背景下，许多创业的高校教授都在尝试拿着自己的成果创业，但是下海之后却发现所擅长的科学思维在面对产业问题的时候不够有效，对于实际生产过程中如何控制成本、如何管理供应链、如何进行产品品控，光有科学思维并不够，还需要有产业思维。
而在秦茂看来，科学思维和产业思维的更大差异源于科学理论和产业实践的目的不同。在高校做科学研究往往更注重指标上的极致追求，成本和其他生产因素放在其次；产业思维则通常不追求单一标准的突破，要从综合性能和整体产品力的提升出发，追求性能优、成本低，时刻考虑性价比的实际约束。
“科研最好的状态是有科学家的思维和工程师的灵魂”，秦茂以自己的研发经历总结说，样品在研发阶段要讲究科学的方法，符合科学原理，在正式生产的时候就要讲成本，要运行得稳定可靠，在满足性能的条件下实现降本增效，争取成为市场爆款。
随着国家“双碳”战略的继续推进，新能源产业的技术迭代速度不断提升，锂电池、光伏、储能等各个赛道都不断涌现出新技术，也不断提出研发的新需求，这为中国电研的发展和秦茂所带领团队的技术创新打开了新空间。
中国电研2023年的财报显示，目前公司联合其他机构建成了“重点装备制造行业碳达峰、碳中和公共服务平台”，为企业、行业主管单位提供面向电机系统、电力变压器等装备制造行业的产品碳效比核算、低碳产品认证等绿色低碳“一站式”公共服务。
秦茂也表示，未来自己和团队成员将继续致力于提高锂电装备的技术水平，继续为国家的“双碳”战略贡献自己的科研力量。 π
采写丨南都 · 琶洲π记者 魏凯
摄影丨南都 · 琶洲π记者 冯宙锋
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