2023年青岛市最美科技工作者:储能报国 崔光磊解码深海电源

2023-05-31 15:30 大众报业·半岛新闻阅读 (54868) 扫描到手机

半岛全媒体记者 王丽平

“事争一流,万米深海电源护航科考之路。储能报国,关键核心技术保障能源安全。”

5月30日,在青岛市2023年“全国科技工作者日”主场活动暨青岛最美科技工作者发布仪式上,中国科学院青岛生物能源与过程研究所党委委员、研究员崔光磊获得青岛市2023年最美科技工作者荣誉。

崔光磊主要从事固态锂电池共性关键科学问题,开发了以深海特种固态电源系统为特色的完整技术体系,突破了全海深电源技术瓶颈,填补了国际全海深高比能深海电源技术的空白,为探海耕洋国之重器提供高可靠能源保障。

颠覆性技术

“获得此次最美科技工作者荣誉我感到非常荣幸,未来将继续深耕深海能源领域,保障国家深海能源安全。”5月30日,颁奖结束后,崔光磊研究员对记者说。

随着我国科技实力的发展,科学探索的脚步逐渐向深蓝进发。在深海研究中,深海装备对电源系统等硬件配置提出了更高的要求。如何保障锂电池在深海压力下平稳运行呢,这就是崔光磊研究的方向。

“我们研究的技术是一项颠覆性技术,解决锂离子在固态电解质传输问题,解决固态电解质传导性能、电位窗口和机械性能不能兼顾的问题。”崔光磊说,针对这一问题,他们开发了新型材料,实现了材料创新,有效兼顾了力学强度、离子传输等核心要素,实现了综合性能提升。

崔光磊是平度人,1973年出生,大学就读山东师范大学化学系,从此与能源化学结缘。之后考到中科院化学所获得了有机化学博士学位,随之赴德国从事博士后研究。

2008年,崔光磊回国探亲,恰逢中科院青能所筹建之际,首任所长王利生想要在能源领域大有建树,希望引进崔光磊来到青能所,“被青能所的发展前景以及我国对能源领域的重视所吸引。”2009年,36岁的崔光磊举家归国,回到青岛。就这样,崔光磊作为青能所第一个新能源领域专家,作为带头人组建了一支固态锂电池科学问题研究和工程开发并重的高水平科研团队。

为深潜装备提供可靠能源保障

崔光磊首次开发深海电源,还要回到2016年。当时他出差到北京,一位载人潜器专家向他提出希望能帮助开发适用于万米深海装备需要的高性能电池。

接过这一艰巨的任务,崔光磊和团队日夜兼程,不断攻坚克难。

首先遇到的难题是材料问题。“深海的压强非常大,海底10000米的压强达到100兆帕,对电池材料要求极高。”崔光磊说。

所以,材料问题首先需要创新突破,经过不断试验,最终崔光磊和团队研发出了弹性和杨氏模量兼备的高分子电解质材料。“弹性高分子材料,可以利用弹性形变缓冲压力,就像硅胶垫似的,这样让界面接触紧密,可以消除固固界面接触阻抗大的缺点 。”崔光磊说,它不仅具有极高的安全性能,在自我修复能力上也有着突出的表现。

材料问题解决后,成型加工是核心技术问题。研发团队创新性地提出了“刚柔并济”聚合物电解质的设计理念,经过2个月时间不断尝试成型工艺,最终批量化制备了电解质材料,开发了一系列综合性能优异的固态聚合物电解质体系。

2017年3月,自主研发的“青能1号”固态锂电池电源系统在马里亚纳海沟成功完成10918米全海深电源系统示范应用,满足深海特种电池苛刻要求。为国产深海装备提供可靠能源动力,打破了国外技术垄断。

这次下潜,是对国外先进技术垄断发起的挑战,最终的结果也证明,中国万米深海科考有着强有力的中科院技术支撑。“深海技术要发展必须打破藩篱,引入更多学科交叉专业技术团队。”崔光磊说。

这项技术也让崔光磊获得获得2018年山东省自然科学奖一等奖(第一完成人)。

为满足国家海洋战略的重大需求,解决国家“卡脖子”问题,崔光磊不断升级固态电池品质,满足深海特种电池苛刻要求。

2022年10月25日,“探索二号”科考船返回,大深度原位科学实验站在海底成功布设。本次海试就采用中科院青岛能源所的国产技术,首次实现了兆瓦时(1000 kWh)级别的固态锂电池在深海装备上的集成。

之后历时半年,固态锂电池在海底平稳运行,也实现了首台套1000kWh深海能源基站在南海成功海试验证,为深海科考及未来海疆防护绘制了长续航的水下能源供给新方案。经中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定:该项成果创新性强,在全海深极端条件下,实现能源系统的成功应用,达到国际领先水平。

面向地方经济高质量发展

崔光磊的研究既能服务国家重大战略,同时也服务国民经济主战场,将固态电池应用在新能源汽车领域,在服务地方经济方面也有突出贡献。

作为国家重点研发计划新能源汽车专项首席科学家,崔光磊研制出高比能固态锂电池产品,搭载EX3车型顺利完成11089 km示范运行,极大促进了我国动力电池产品技术升级,有效支撑了青岛市新能源汽车发展。

同时,作为储能产业首席科学家,崔光磊协助城阳区规划千亩储能产业园,同时建设新型储能技术创新基地,发展具有青岛特色的钠离子电池产业基地,引领国内高安全、长寿命、低成本电化学储能技术及新能源产业发展,支撑青岛市及城阳区、示范区科技创新中心战略。

“未来,我要继续服务国家重大需求,深海、深空、深地领域继续探索。同时,服务青岛经济,不断增强在电能汽车、无人机、电动船舶等领域的研发。”崔光磊说。

储能报国,保障国家能源安全

作为国家新能源汽车专项---高比能固态锂电池技术项目首席科学家,崔光磊已经获山东省自然科学一等奖、青岛市自然科学一等奖、青岛市科技进步(颠覆性技术探索类)一等奖等多个奖项,同时,在Joule、Nat. Commun.、Angew. Chem. Int. Ed.等国际权威期刊发表文章400多篇,他引2万余次,多次被全球最大科技数据库平台Elsevier评为“全球高被引学者”。

“作为党员,我一直秉承着‘知行合一、不忘初心’的理念,在团队建立之初便提出了团队未来创新发展的三大目标:成为电化学能源材料与器件领域国际一流的研究队伍;在关键材料和核心技术方面取得突破;将自主知识产权技术服务于国家重大需求并支撑地方经济高效快速发展。”崔光磊说,未来他们将继续沿着这个方向不断精进,储能报国,保障国家能源安全。