鐘發(fā)平，1965年生，湖南桃源人。先進(jìn)儲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(cháng)。長(cháng)期從事高性能綠色二次電池、電池關(guān)鍵材料及電化學(xué)儲能的應用理論研究和工程化開(kāi)發(fā)，主持完成“國家綠色制造”“國家智能制造”等重大專(zhuān)項關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，榮獲國家科技進(jìn)步獎二等獎2項、省部級科技進(jìn)步獎一等獎4項等，作為第一完成人取得授權發(fā)明專(zhuān)利115件。
鐘發(fā)平(左一)在車(chē)間指導工藝生產(chǎn)。 先進(jìn)儲能材料國家工程研究中心供圖
在位于湖南長(cháng)沙的先進(jìn)儲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)平指導下，開(kāi)展一種新型電池材料的實(shí)驗工作。從精確稱(chēng)量化學(xué)原料，到操作實(shí)驗釜、反應爐完成關(guān)鍵合成，再到運用掃描電子顯微鏡等儀器檢測分析，最后集體論證，每一步都嚴謹細致……
加快經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展全面綠色轉型，離不開(kāi)高效、環(huán)保的能源開(kāi)發(fā)及對能源的存儲和利用。儲能作為能源轉換的關(guān)鍵環(huán)節，是建設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)儲能領(lǐng)域的專(zhuān)家和產(chǎn)業(yè)“拓荒者”之一。
30多年來(lái)，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)儲能的應用理論研究和工程化開(kāi)發(fā)，帶領(lǐng)團隊突破鎳氫電池生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)并實(shí)現成果產(chǎn)業(yè)化;率先開(kāi)發(fā)國內首個(gè)分布式微網(wǎng)新能源儲能系統，解決儲能技術(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。
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內，廢舊電池正被精準拆解，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，電池材料在反應器皿中翻滾、浸出，技術(shù)操作有條不紊。
“新能源汽車(chē)經(jīng)過(guò)10余年快速發(fā)展，動(dòng)力電池退役高峰期即將到來(lái)，而傳統的電池回收技術(shù)存在工藝流程長(cháng)、環(huán)境足跡重、鋰回收率低等問(wèn)題。”鐘發(fā)平介紹，他帶領(lǐng)團隊創(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)現了高效率選擇性提鋰在電池回收領(lǐng)域的應用。
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)新型儲能材料工程開(kāi)發(fā)中心暨鎳氫電池中試基地擔任總工程師，并順利完成中試工作。
鎳氫電池廣泛應用于移動(dòng)通信、筆記本電腦、電動(dòng)汽車(chē)等領(lǐng)域，其生產(chǎn)的關(guān)鍵材料是連續化帶狀泡沫鎳。“當時(shí)，我國還不能規?；a(chǎn)連續化帶狀泡沫鎳。”鐘發(fā)平說(shuō)，在一次與外商的談判中，對方把泡沫鎳的價(jià)錢(qián)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(zhù)研發(fā)的連續化帶狀泡沫鎳生產(chǎn)技術(shù)專(zhuān)利，回到家鄉湖南，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(méi)有可供借鑒的技術(shù)路線(xiàn)，沒(méi)有生產(chǎn)設備，鐘發(fā)平就帶著(zhù)研發(fā)人員自己設計、制造。白天，他們在搭建的簡(jiǎn)易中試產(chǎn)線(xiàn)上不斷調試;夜晚，鐘發(fā)平在簡(jiǎn)陋廠(chǎng)房中給同事們講解化學(xué)、物理、機械知識，探討工藝技術(shù)難點(diǎn)……經(jīng)過(guò)數百個(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、高強度和高一致性等難題。
1998年秋，鐘發(fā)平創(chuàng )辦的長(cháng)沙力元新材料有限公司(現為湖南科力遠新能源股份有限公司)，成功研制出具有自主知識產(chǎn)權的連續化帶狀泡沫鎳產(chǎn)品，填補了國內空白。
2008年，面對節能與新能源汽車(chē)發(fā)展的大趨勢，科力遠公司開(kāi)始從民用電池向汽車(chē)動(dòng)力電池領(lǐng)域進(jìn)軍。經(jīng)過(guò)全力科研攻關(guān)，鐘發(fā)平帶領(lǐng)團隊研制出國內首條鎳氫汽車(chē)動(dòng)力電池全自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)，將混合動(dòng)力汽車(chē)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)規模和智能制造能力做到世界前列，成為多家車(chē)企混合動(dòng)力電池的主供應商。
深耕先進(jìn)儲能材料和技術(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(chē)間里，一臺臺自動(dòng)化設備正在穩定運行。車(chē)間樓頂，面積約3.3萬(wàn)平方米的太陽(yáng)能光伏板“矩陣”將光能源源不斷地轉化為電能，并通過(guò)分布式微網(wǎng)新能源儲能系統，滿(mǎn)足工廠(chǎng)的生產(chǎn)用電需求。
常德力元公司總經(jīng)理嚴勇介紹，在用電高峰或者外部電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，這套儲能系統可以迅速切換，保證關(guān)鍵生產(chǎn)設備和安全系統的持續運行。
我國能源結構以火電為主，推動(dòng)節能減排降碳，需要大力發(fā)展以風(fēng)光電為主的新能源。“風(fēng)電、光伏具有隨機性、波動(dòng)性等特點(diǎn)，集中式的大規模接入，會(huì )導致電網(wǎng)無(wú)法消納，最終出現‘棄風(fēng)棄光’的問(wèn)題。”鐘發(fā)平說(shuō)，這就需要大力發(fā)展儲能技術(shù)和設備，在用電低谷時(shí)把多余的電能存儲起來(lái)，在用電高峰時(shí)把電能釋放出來(lái)，實(shí)現削峰填谷。
早在2005年，鐘發(fā)平就已創(chuàng )建湖南省先進(jìn)儲能材料工程研究中心，研發(fā)電池和儲能技術(shù)。2009年，國家發(fā)展改革委批準同意，該中心升級為先進(jìn)儲能材料國家工程研究中心，這也是我國首個(gè)先進(jìn)儲能材料和儲能技術(shù)領(lǐng)域的國家級平臺。
2011年11月，鐘發(fā)平帶領(lǐng)團隊研發(fā)的分布式微網(wǎng)新能源儲能系統，在第十三屆中國國際高新技術(shù)成果交易會(huì )上首發(fā)，并在深圳市南山區投入使用。“該系統既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運行，也可以獨立運行，實(shí)現分布式發(fā)電最大化、分布式儲能壽命優(yōu)化、用電負荷節約化。”先進(jìn)儲能材料國家工程研究中心總工程師賀持緩介紹。
近年來(lái)，鐘發(fā)平帶領(lǐng)團隊在電化學(xué)儲能領(lǐng)域不斷加大研發(fā)力度，探索出“鎳氫+鋰電”混儲系統技術(shù)，將鎳氫電池的高功率、高安全性、長(cháng)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)勢結合，進(jìn)一步破解儲能安全與壽命難題。
開(kāi)展跨學(xué)科、跨專(zhuān)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)驗室，對地觀(guān)測新技術(shù)實(shí)驗室內，科研人員王磊正在調試一臺新研發(fā)的紅外差分吸收二氧化碳廓線(xiàn)探測激光雷達。只見(jiàn)他小心地調整著(zhù)激光發(fā)射器的角度，確保光束穿透大氣層捕捉到細微的二氧化碳吸收光譜，二氧化碳濃度的輪廓線(xiàn)在電腦屏幕上逐漸清晰。
“紅外光中的某些波長(cháng)會(huì )被二氧化碳分子吸收，這種特性反映在遙感衛星圖上，經(jīng)過(guò)處理，會(huì )呈現出不同區域光強明暗的變化，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(cháng)韓舸介紹，近年來(lái)，研究團隊聚焦大氣遙感碳監測技術(shù)，成功實(shí)現了溫室氣體激光雷達核心硬件的國產(chǎn)化，助力我國發(fā)射了世界首顆激光碳監測衛星。
在此基礎上，2024年6月，武漢大學(xué)碳中和研究院正式揭牌成立。“‘碳中和’這樣的系統性工程，離不開(kāi)跨學(xué)科、跨專(zhuān)業(yè)、跨領(lǐng)域的交叉創(chuàng )新。”受邀擔任武大碳中和研究院首任院長(cháng)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)驗室等單位的科研力量，合作攻關(guān)，進(jìn)一步加強相關(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(cháng)龔威教授團隊研制的小型化二氧化碳、甲烷同時(shí)觀(guān)測激光雷達裝備已經(jīng)成功應用，能夠對油田開(kāi)采過(guò)程中的甲烷泄漏、二氧化碳排放實(shí)施高精度監測。“根據企業(yè)提出的需求，我們計劃進(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(shuō)，比如測繪遙感信息工程國家重點(diǎn)實(shí)驗室和遙感信息工程學(xué)院，可利用遙感技術(shù)監測碳排放和碳匯;動(dòng)力與機械學(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(kāi)發(fā)新型電力系統和能源互聯(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(kāi)‘跨界’人才的引領(lǐng)。”鐘發(fā)平表示，面向未來(lái)，將進(jìn)一步發(fā)揮先進(jìn)儲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作用，在基礎科學(xué)、關(guān)鍵共性技術(shù)難題上開(kāi)展協(xié)同攻關(guān)，助力能源結構轉型、產(chǎn)業(yè)結構升級。
《 人民日報 》2024年12月13日 06 版 記者 禹偉良 范昊天
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