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2020 年底，國家科技重大專項(xiàng)“CAP1400 超大容量 1E 級(jí)閥控蓄電池的自主化研制”課題圓滿通過驗(yàn)收，我國具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三代核電 CAP1400 超大容量 1E 級(jí)閥控蓄電池研制成功，該成果成功填補(bǔ)了國際空白，技術(shù)及產(chǎn)品居國際領(lǐng)先水平。

該國家科技重大專項(xiàng)子課題的負(fù)責(zé)人，正是南都電源技術(shù)中心基礎(chǔ)技術(shù)研究院副院長陳冬博士。


“當(dāng)初選擇化學(xué)專業(yè)是覺得化學(xué)很神奇，我對實(shí)驗(yàn)中的瓶瓶罐罐有著特別的愛好。”說起往事，陳冬笑了。

在北京化工大學(xué)讀博期間，陳冬師從中國工程院楊裕生院士。楊裕生院士是我國著名的核科學(xué)領(lǐng)域?qū)＜?。他憑借在核科學(xué)與放射化學(xué)領(lǐng)域的卓越貢獻(xiàn)，當(dāng)選為中國工程院院士。

“在科研中態(tài)度要嚴(yán)肅，要求要嚴(yán)格，論證要嚴(yán)謹(jǐn)、計(jì)劃要嚴(yán)密。”這是楊裕生院士對陳冬的言傳身教。陳冬說，自己讀博期間特別辛苦，因?yàn)閷?dǎo)師工作非常勤奮，“學(xué)生都受他的影響，習(xí)慣性地以實(shí)驗(yàn)室為家了。楊老是我一輩子的榜樣！”

2013 年陳冬畢業(yè)后通過應(yīng)聘，成為南都電源技術(shù)中心的一名研究人員。當(dāng)時(shí)正值鋰電池的風(fēng)口，熱潮涌動(dòng)，但陳冬依然選擇從事閥控電池的基礎(chǔ)研究。

面對他人的不解，陳冬說：“博士學(xué)習(xí)期間，導(dǎo)師曾教導(dǎo)我，要客觀全面地看待每一種電池技術(shù)，無論是鋰電池，還是閥控電池，都有適合應(yīng)用的領(lǐng)域，不能片面地認(rèn)為哪一種技術(shù)更先進(jìn)。導(dǎo)師的這個(gè)觀點(diǎn)一直影響著我。”

2015 年，國家科技重大專項(xiàng)“CAP1400 工程設(shè)計(jì)驗(yàn)證”在實(shí)施過程中遇到了技術(shù)難題——國內(nèi)外所有的 1E 級(jí)蓄電池均無法滿足三代核電 CAP1400 工程的技術(shù)要求。此時(shí)，上海核工程設(shè)計(jì)研究院找到了南都電源，希望公司能夠承擔(dān)社會(huì)責(zé)任，進(jìn)行1E級(jí)蓄電池的技術(shù)攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)1E級(jí)蓄電池的國產(chǎn)化。

2016 年，南都電源承擔(dān)了國家重大專項(xiàng)“CAP1400 超大容量 1E 級(jí)閥控蓄電池的自主化研制”課題，陳冬作為子課題負(fù)責(zé)人正式開啟了研究的新征程。

核電領(lǐng)域?qū)?1E 級(jí)設(shè)備的安全可靠性是要求最為嚴(yán)格的，要求 1E 級(jí)設(shè)備都要通過鑒定。鑒定標(biāo)準(zhǔn)的缺失是制約閥控蓄電池在核電廠 1E 級(jí)領(lǐng)域應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)壁壘。

相比于富液蓄電池單一、顯著的老化因素，閥控蓄電池具有多種失效模式，其老化鑒定研究在國內(nèi)外也處于起步階段。因此，研究閥控式蓄電池老化鑒定方法，建立相應(yīng)的1E級(jí)閥控蓄電池的鑒定標(biāo)準(zhǔn)，是課題中最具有挑戰(zhàn)性的技術(shù)難題之一。

核電領(lǐng)域?qū)﹃惗瑏碚f是一個(gè)全新的課題。“項(xiàng)目剛啟動(dòng)的時(shí)候，與上海核工程研究院的研究人員一遍遍溝通交流，并參閱了大量文獻(xiàn)，逐步了解了‘鑒定’‘包絡(luò)’等核電鑒定專業(yè)術(shù)語。”他說。

沒有現(xiàn)成的數(shù)據(jù)和研究成果可以借鑒怎么辦？陳冬就對大量的失效電池進(jìn)行了解剖，總結(jié)了閥控蓄電池所有可能發(fā)生的失效模式，深入研究了閥控式蓄電池的失效機(jī)理，并基于核電廠 1E 級(jí)蓄電池工況，篩選出了 1E 級(jí)閥控蓄電池的四個(gè)顯著老化機(jī)理。其中，負(fù)極匯流排腐蝕失效的顯著老化機(jī)理是閥控蓄電池特有的失效模式，國內(nèi)外還沒有相應(yīng)的老化鑒定方法研究。

陳冬利用自身電化學(xué)及材料學(xué)方面的知識(shí)及經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)新地提出基于阿累尼烏斯熱老化方程，建立負(fù)極匯流排腐蝕熱老化模型，并通過大量實(shí)驗(yàn)及測量，計(jì)算得到負(fù)極匯流排腐蝕的反應(yīng)活化能，從而攻克了 1E 級(jí)閥控式蓄電池鑒定方法研究中，難度最大的技術(shù)問題。

從失效機(jī)理研究，到顯著老化機(jī)理評定，再到負(fù)極匯流排腐蝕老化模型的建立及活化能的計(jì)算，最終，陳冬成功完成了1E級(jí)閥控式蓄電池老化鑒定方法的建立。

在“CAP1400 超大容量 1E 級(jí)閥控蓄電池的自主化研制”課題研究中，陳冬編寫了《鉛酸蓄電池壽命曲線及延壽措施研究》著作 1 本，發(fā)表國內(nèi)外期刊論文 15 篇，獲得發(fā)明專利 5 項(xiàng)，同時(shí)被選拔為杭州市 131 第二層次培養(yǎng)人才。

該項(xiàng)研究也將我國核電 1E 級(jí)蓄電池的應(yīng)用水平提高到國際領(lǐng)先的高度，研制成果可涵蓋大部分國內(nèi)核電機(jī)組應(yīng)用場景，實(shí)現(xiàn)了核電 1E 級(jí)閥控蓄電池設(shè)備國產(chǎn)化。

隨著公司業(yè)務(wù)的發(fā)展，如今他正攜團(tuán)隊(duì)攻克固態(tài)鋰電的難題，“現(xiàn)在科研發(fā)展很快，沒有任何一項(xiàng)科研成果能長時(shí)間立于最前沿。研究是無止境的，獎(jiǎng)項(xiàng)是肯定，更是鞭策。” 

原標(biāo)題：南都電源陳冬博士：讓核電電池實(shí)現(xiàn)自主化