鐘發(fā)平，1965年生，湖南桃源人。先進(jìn)儲(chǔ)能材料國家工程研究中心主任兼首席科學(xué)家，武漢大學(xué)碳中和研究院院長。長期從事高性能綠色二次電池、電池關(guān)鍵材料及電化學(xué)儲(chǔ)能的應(yīng)用理論研究和工程化開發(fā)，主持完成“國家綠色制造”“國家智能制造”等重大專項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，榮獲國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)4項(xiàng)等，作為第一完成人取得授權(quán)發(fā)明專利115件。
在位于湖南長沙的先進(jìn)儲(chǔ)能材料國家工程研究中心，研發(fā)人員正在中心主任兼首席科學(xué)家鐘發(fā)平指導(dǎo)下，開展一種新型電池材料的實(shí)驗(yàn)工作。從精確稱量化學(xué)原料，到操作實(shí)驗(yàn)釜、反應(yīng)爐完成關(guān)鍵合成，再到運(yùn)用掃描電子顯微鏡等儀器檢測分析，最后集體論證，每一步都嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致……
加快經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型，離不開高效、環(huán)保的能源開發(fā)及對(duì)能源的存儲(chǔ)和利用。儲(chǔ)能作為能源轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是建設(shè)新型能源體系的重要一環(huán)。今年59歲的鐘發(fā)平，便是我國電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域的專家和產(chǎn)業(yè)“拓荒者”之一。
30多年來，鐘發(fā)平致力于高性能綠色二次電池、電池關(guān)鍵材料及電化學(xué)儲(chǔ)能的應(yīng)用理論研究和工程化開發(fā)，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)突破鎳氫電池生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)并實(shí)現(xiàn)成果產(chǎn)業(yè)化；率先開發(fā)國內(nèi)首個(gè)分布式微網(wǎng)新能源儲(chǔ)能系統(tǒng)，解決儲(chǔ)能技術(shù)難題；牽頭組建武漢大學(xué)碳中和研究院，助力培育綠色新動(dòng)能，服務(wù)“雙碳”目標(biāo)。
攻克電池行業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)
在湖南郴州的電池回收與再生中試平臺(tái)內(nèi)，廢舊電池正被精準(zhǔn)拆解，有毒物質(zhì)被深度去除，有價(jià)值的材料則被篩選分離。在材料再生區(qū)，電池材料在反應(yīng)器皿中翻滾、浸出，技術(shù)操作有條不紊。
“新能源汽車經(jīng)過10余年快速發(fā)展，動(dòng)力電池退役高峰期即將到來，而傳統(tǒng)的電池回收技術(shù)存在工藝流程長、環(huán)境足跡重、鋰回收率低等問題。”鐘發(fā)平介紹，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新研發(fā)了退役磷酸鐵鋰電池脫氟提鋰技術(shù)，攻克了有效規(guī)避黑粉中氟含量高和鋰浸出液中雜質(zhì)組分濃度高的難題，實(shí)現(xiàn)了高效率選擇性提鋰在電池回收領(lǐng)域的應(yīng)用。
從電池的原材料生產(chǎn)到退役回收，鐘發(fā)平的科研和創(chuàng)業(yè)歷程，是我國儲(chǔ)能電池技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展、產(chǎn)業(yè)鏈不斷拓展延伸的一個(gè)縮影。1991年，鐘發(fā)平從武漢大學(xué)化學(xué)系博士畢業(yè)后，先后任職于中國科學(xué)院化學(xué)研究所和清華大學(xué)，也曾在原國家科委國家高技術(shù)新型儲(chǔ)能材料工程開發(fā)中心暨鎳氫電池中試基地?fù)?dān)任總工程師，并順利完成中試工作。
鎳氫電池廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通信、筆記本電腦、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域，其生產(chǎn)的關(guān)鍵材料是連續(xù)化帶狀泡沫鎳。“當(dāng)時(shí)，我國還不能規(guī)?；a(chǎn)連續(xù)化帶狀泡沫鎳。”鐘發(fā)平說，在一次與外商的談判中，對(duì)方把泡沫鎳的價(jià)錢抬高到每平方米30美元。鐘發(fā)平暗下決心，“要把關(guān)鍵核心技術(shù)掌握在自己手中”。
1997年，鐘發(fā)平帶著研發(fā)的連續(xù)化帶狀泡沫鎳生產(chǎn)技術(shù)專利，回到家鄉(xiāng)湖南，租下了一間廢棄食堂，和幾個(gè)志同道合的伙伴一起，探索科技成果產(chǎn)業(yè)化之路。
沒有可供借鑒的技術(shù)路線，沒有生產(chǎn)設(shè)備，鐘發(fā)平就帶著研發(fā)人員自己設(shè)計(jì)、制造。白天，他們?cè)诖罱ǖ暮喴字性嚠a(chǎn)線上不斷調(diào)試；夜晚，鐘發(fā)平在簡陋廠房中給同事們講解化學(xué)、物理、機(jī)械知識(shí)，探討工藝技術(shù)難點(diǎn)……經(jīng)過數(shù)百個(gè)日夜，他們創(chuàng)新探索出磁控濺射氣相層積鍍鎳法，解決了材料的高韌性、高強(qiáng)度和高一致性等難題。
1998年秋，鐘發(fā)平創(chuàng)辦的長沙力元新材料有限公司（現(xiàn)為湖南科力遠(yuǎn)新能源股份有限公司），成功研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的連續(xù)化帶狀泡沫鎳產(chǎn)品，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。
2008年，面對(duì)節(jié)能與新能源汽車發(fā)展的大趨勢，科力遠(yuǎn)公司開始從民用電池向汽車動(dòng)力電池領(lǐng)域進(jìn)軍。經(jīng)過全力科研攻關(guān)，鐘發(fā)平帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研制出國內(nèi)首條鎳氫汽車動(dòng)力電池全自動(dòng)生產(chǎn)線，將混合動(dòng)力汽車用電池關(guān)鍵核心材料及動(dòng)力電池的技術(shù)水平、產(chǎn)業(yè)規(guī)模和智能制造能力做到世界前列，成為多家車企混合動(dòng)力電池的主供應(yīng)商。
深耕先進(jìn)儲(chǔ)能材料和技術(shù)研發(fā)
在常德力元新材料有限公司的電池材料生產(chǎn)車間里，一臺(tái)臺(tái)自動(dòng)化設(shè)備正在穩(wěn)定運(yùn)行。車間樓頂，面積約3.3萬平方米的太陽能光伏板“矩陣”將光能源源不斷地轉(zhuǎn)化為電能，并通過分布式微網(wǎng)新能源儲(chǔ)能系統(tǒng)，滿足工廠的生產(chǎn)用電需求。
常德力元公司總經(jīng)理嚴(yán)勇介紹，在用電高峰或者外部電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，這套儲(chǔ)能系統(tǒng)可以迅速切換，保證關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備和安全系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行。
我國能源結(jié)構(gòu)以火電為主，推動(dòng)節(jié)能減排降碳，需要大力發(fā)展以風(fēng)光電為主的新能源。“風(fēng)電、光伏具有隨機(jī)性、波動(dòng)性等特點(diǎn)，集中式的大規(guī)模接入，會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)無法消納，最終出現(xiàn)‘棄風(fēng)棄光’的問題。”鐘發(fā)平說，這就需要大力發(fā)展儲(chǔ)能技術(shù)和設(shè)備，在用電低谷時(shí)把多余的電能存儲(chǔ)起來，在用電高峰時(shí)把電能釋放出來，實(shí)現(xiàn)削峰填谷。
早在2005年，鐘發(fā)平就已創(chuàng)建湖南省先進(jìn)儲(chǔ)能材料工程研究中心，研發(fā)電池和儲(chǔ)能技術(shù)。2009年，國家發(fā)展改革委批準(zhǔn)同意，該中心升級(jí)為先進(jìn)儲(chǔ)能材料國家工程研究中心，這也是我國首個(gè)先進(jìn)儲(chǔ)能材料和儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域的國家級(jí)平臺(tái)。
2011年11月，鐘發(fā)平帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)的分布式微網(wǎng)新能源儲(chǔ)能系統(tǒng)，在第十三屆中國國際高新技術(shù)成果交易會(huì)上首發(fā)，并在深圳市南山區(qū)投入使用。“該系統(tǒng)既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，也可以獨(dú)立運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)分布式發(fā)電最大化、分布式儲(chǔ)能壽命優(yōu)化、用電負(fù)荷節(jié)約化。”先進(jìn)儲(chǔ)能材料國家工程研究中心總工程師賀持緩介紹。
近年來，鐘發(fā)平帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域不斷加大研發(fā)力度，探索出“鎳氫+鋰電”混儲(chǔ)系統(tǒng)技術(shù)，將鎳氫電池的高功率、高安全性、長壽命、寬溫域優(yōu)勢與磷酸鐵鋰電池的高能量密度、低成本優(yōu)勢結(jié)合，進(jìn)一步破解儲(chǔ)能安全與壽命難題。
開展跨學(xué)科、跨專業(yè)、跨領(lǐng)域交叉創(chuàng)新
武漢大學(xué)測繪遙感信息工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，對(duì)地觀測新技術(shù)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，科研人員王磊正在調(diào)試一臺(tái)新研發(fā)的紅外差分吸收二氧化碳廓線探測激光雷達(dá)。只見他小心地調(diào)整著激光發(fā)射器的角度，確保光束穿透大氣層捕捉到細(xì)微的二氧化碳吸收光譜，二氧化碳濃度的輪廓線在電腦屏幕上逐漸清晰。
“紅外光中的某些波長會(huì)被二氧化碳分子吸收，這種特性反映在遙感衛(wèi)星圖上，經(jīng)過處理，會(huì)呈現(xiàn)出不同區(qū)域光強(qiáng)明暗的變化，以此可以判斷二氧化碳濃度的高低。”武漢大學(xué)碳中和研究院副院長韓舸介紹，近年來，研究團(tuán)隊(duì)聚焦大氣遙感碳監(jiān)測技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了溫室氣體激光雷達(dá)核心硬件的國產(chǎn)化，助力我國發(fā)射了世界首顆激光碳監(jiān)測衛(wèi)星。
在此基礎(chǔ)上，2024年6月，武漢大學(xué)碳中和研究院正式揭牌成立。“‘碳中和’這樣的系統(tǒng)性工程，離不開跨學(xué)科、跨專業(yè)、跨領(lǐng)域的交叉創(chuàng)新。”受邀擔(dān)任武大碳中和研究院首任院長的鐘發(fā)平介紹，碳中和研究院整合武大電子信息學(xué)院、化學(xué)和分子科學(xué)學(xué)院、測繪遙感信息工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等單位的科研力量，合作攻關(guān)，進(jìn)一步加強(qiáng)相關(guān)領(lǐng)域研究。
在山東的中國石化勝利油田，武漢大學(xué)副校長龔?fù)淌趫F(tuán)隊(duì)研制的小型化二氧化碳、甲烷同時(shí)觀測激光雷達(dá)裝備已經(jīng)成功應(yīng)用，能夠?qū)τ吞镩_采過程中的甲烷泄漏、二氧化碳排放實(shí)施高精度監(jiān)測。“根據(jù)企業(yè)提出的需求，我們計(jì)劃進(jìn)一步發(fā)揮碳中和研究院的學(xué)科交叉優(yōu)勢。”鐘發(fā)平說，比如測繪遙感信息工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和遙感信息工程學(xué)院，可利用遙感技術(shù)監(jiān)測碳排放和碳匯；動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院、電子信息學(xué)院、化學(xué)和分子科學(xué)學(xué)院可以合作開發(fā)新型電力系統(tǒng)和能源互聯(lián)網(wǎng)……
“培育和發(fā)展碳中和領(lǐng)域新質(zhì)生產(chǎn)力，離不開‘跨界’人才的引領(lǐng)。”鐘發(fā)平表示，面向未來，將進(jìn)一步發(fā)揮先進(jìn)儲(chǔ)能材料國家工程研究中心、武漢大學(xué)碳中和研究院等平臺(tái)作用，在基礎(chǔ)科學(xué)、關(guān)鍵共性技術(shù)難題上開展協(xié)同攻關(guān)，助力能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)。
原標(biāo)題：三十余載矢志研發(fā)儲(chǔ)能技術(shù)（講述·弘揚(yáng)科學(xué)家精神）
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