今年年初,全國頭部動力電池生產企業——超威電源集團在兩江新區注冊成立重慶超威鎂儲能研究院有限公司,開發鎂電池商業化產品。 是什么吸引動力電池頭部企業來渝布局? 原來,中國工程院院士、重慶大學教授潘復生帶領的團隊,依托重慶大學國家鎂合金工程技術研究中心,攻關鎂電池的技術。如今,該研究中心已擁有世界上最大的鎂電池研究團隊,在相關技術的研發上,處于全球領先地位。2022年,該團隊“鎂離子電池”拿下了全球鎂行業首個“未來技術獎”。 制成全球首款安時級鎂電池電芯 隨著新能源汽車、手機、計算機等技術的發展,電池已經成為我們生活中的必需品。但是,鋰電池也存在資源短缺、成本高、安全性等問題。 為此,全球都在尋找新一代高效環保安全的電池,像氫燃料電池、硫系全固態電池、鈉離子電池等,都進入科學家的探索目錄中。 選擇鎂電池的路線,潘復生團隊有足夠的理由。 潘復生介紹,鎂電池體積理論能量密度和鋰電池相當,但我國鎂資源豐富,占到全球的70%,且鎂成本只有鋰的2%—4%。在環保方面,2015年之后,鎂在冶煉、制造、應用及回收過程中,污染排放都小于鋁合金,已經成為先進綠色材料。 同時,鎂材料具有較為穩定的化學性質,其熔點高達651℃,不易發生爆炸等危險。 “一旦技術突破,鎂電池將成為電池工業的顛覆性革命,市場可達萬億元以上?!迸藦蜕f。 其實,鎂電池研發在發達國家和地區也得到足夠重視。 歐盟把鎂電池明確為重點研究項目;美國能源部也支持一批著名研究單位,介入鎂電池研究;日本電池行業更是認為,鎂電池可能成為鋰電池的顛覆者。 因此,重慶即便入局鎂電池研發,也需與時間賽跑,盡快獲得實質性成果。 潘復生團隊核心成員,重慶大學分析測試中心主任、儲能研究院副院長周小元介紹,電池主要由三部分組成:正極、負極和電解液。想要在鎂電池上實現突破,就必須從這三個方面發力,分別找到相匹配的材料。 她舉例說,鋰電池有現在的技術突破,很大程度上要歸功于業界找到了它的正極材料“磷酸鐵鋰”。而鎂電池的正極材料在業界沒有可參考性,團隊只有憑借自己的經驗探索試驗?!拔覀円茸黾~扣鎂電池,做出來的樣品基本可以堆滿一個正常的衣柜?!?/span> 經過多年的技術攻關,潘復生團隊基本掌握了鎂電池的正極、負極、電解液三部分材料,也成功實現這些關鍵材料的批量試制。2021年,該團隊制成全球首款安時級鎂電池電芯,標志著鎂電池從理論成為了現實。 2022年,在西班牙巴塞羅那舉行的第79屆世界鎂業大會上,潘復生團隊“鎂離子電池”項目榮獲2022年國際“鎂未來技術獎”。這是全球鎂行業唯一的“未來技術獎”,也代表鎂電池技術獲得了全球層面的認可。 讓鎂電池盡快實現商用 “安時級鎂電池電芯的出現,意味著鎂電池已經具備作為動力電池商用的可能?!敝苄≡f,如今鎂電池的性能基本達到磷酸鐵鋰電池的水平,至于取代鋰電池,還需要進一步的技術研究。 在研發進度上,潘復生團隊步步為營,已掌握了多項鎂電池技術。 比如鎂空氣電池,它是一種清潔、安全、高效的新型能源電池,可為電視、照明燈、便攜電腦、手機等設備供電。目前,潘復生團隊已經找到了相關企業合作,將開始批量生產這種電池。 再如鎂海水激活電池,它可以直接利用海水,將金屬鎂的化學能轉化為電能,具有能量密度高、安全性好、可進行全海深工作的優點,在深海著陸器、深海原位實驗站等海洋裝備領域具有很好的應用前景。 什么時候能夠在新能源汽車上看到鎂電池?周小元的回答是:尚需時日。 她說,電池體積每增加一倍,其技術難度則要呈幾何倍地增加。這就好比傳統家用的鋰電池,因為其體積小,幾十年前就已經普及了。但新能源汽車使用的鋰電池,其體積大、密度也高,也是近幾年有了技術突破才實現運用。 目前,潘復生團隊掌握的鎂電池技術處于小試階段,后續必須要通過中試、大試后,才能應用在新能源汽車上。 在此背景下,由重慶大學與兩江新區共建的重慶新型儲能材料與裝備研究院(以下簡稱儲能研究院)應運而生。該研究院瞄準國家能源戰略和能源轉型前沿技術,聚焦科技成果轉化,目標是建成世界最大的新型儲能材料與裝備研究院。 周小元介紹,一項重要的技術,想要最終轉化為成果不是一件容易的事,僅靠科研團隊很難實現這一目的。儲能研究院的成立,則能讓更多企業加入成果轉化中來,從而加速讓鎂電池走出實驗室,實現商用。 超威電源集團在重慶的落子,就是一個典型案例。據了解,超威電源集團在重慶布局后,將會和儲能研究院攜手,建設鎂電池的研發平臺和中試產線,逐步開發鎂電池商業化產品,并擬在電動自行車上試用鎂電池產品。 讓“鎂”的科技樹開枝散葉 潘復生團隊掌握的不止是鎂電池,還有一系列“鎂技術”。 以鎂合金為例,其密度比鋁合金低1/3,是更好的輕量化材料。如今,鎂合金產品已經廣泛運用在全球數千萬輛汽車中,在節能減排方面發揮了重要作用。 而重慶大學國家鎂合金工程技術研究中心是目前世界上最大的鎂合金研究平臺,多項鎂合金技術在世界上有重要的話語權。 在該中心的助力下,潘復生團隊聯合寶武鎂業、重慶鎂利信等單位研制,目前試制出了一體化車身鑄件和新能源車電池箱蓋兩個鎂合金超大汽車壓鑄結構件,投影面積均大于2.2平方米,是目前世界同類產品中最大的鎂合金汽車壓鑄結構件。 這兩款鑄件與常用的同類鋁合金鑄件相比,力學性能相當,減重32%,展現出巨大的輕量化應用前景。為此,鎂合金超大鑄件節能構件入選2023年重慶“十大科技進展”目錄中。 在“鎂儲氫”上,潘復生團隊也取得了相當的進展。 據了解,傳統的氫氣儲存方式依賴于高壓氣罐,存在安全隱患,而鎂的固態屬性有望實現高壓低溫向常溫常壓的轉變,從而解決氫能戰略實施過程中的瓶頸問題。 目前,儲能研究院已經研制出了工業級鎂基固態儲氫材料與裝備,目前已與寶鋼金屬簽訂《低成本鎂基固態儲氫》合作協議,目標是2—5年實現工業化生產。 潘復生表示,重慶在新型儲能材料和技術的研發方面具備技術優勢,在某些領域處于世界領先水平,包括鎂電池材料、鎂儲氫材料以及新能源轉型的安全控制等。 同時,重慶還擁有國家級平臺和制造業基礎,這些都為儲能產業發展提供了良好的條件。未來,重慶可以整合各方力量,推動包括鎂電池、鎂儲氫材料等儲能產業的快速發展,讓“鎂”的科技樹開枝散葉,美不勝收。 聲明:以上所有內容源自各大平臺,版權歸原作者所有,我們對原創作者表示感謝,文章內容僅用來交流信息所用,僅供讀者作為參考,一切解釋權歸鎂途公司所有,如有侵犯您的原創版權請告知,經核實我們會盡快刪除相關內容。鳴謝:鎂途公司及所有員工誠摯感謝各位朋友對鎂途網站的關注和關心,同時,也誠摯歡迎廣大同仁到網站發帖 |
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