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唐永炳:让电池再轻点,再持久点—新闻—科学

发布时间:2017-12-04 阅读:

  邓永平:让电池再亮点,再持久点 - 新闻 - 科学网

  唐永兵在深圳先进技术研究院,中科院功能材料研究所集成膜分析实验数据队伍。丁宁宁的照片

  电力不足80%不能外出。随着大屏智能手机的普及,很多人都患上了这种电池焦虑症。因此,近年来,充值宝已成为最好的手机搭档。不过,有人正试图改变智能手机依赖可充电宝的状况。

  近日,深圳先进功能材料研究所研究所先进功能材料研究中心研究员唐永兵研究员及其团队研制成功了一种新型高性能,低成本钾型双离子电池技术,成果系列在线近日在国际着名期刊“Advanced Materials”上发表。

  发表了一年多的突破性研究成果

  在这些成果背后,唐永兵和团队成员每天工作14个小时,全年只有两年的突破

  这次我们发现,钾离子电池技术是在2016年3月团队首次发现双离子电池技术之后,围绕这一技术的性能进行了优化和一致的前瞻性布局的结果。唐永兵看起来有能力“科技日报”记者娓娓道来。

  就在一年前,该团队发现了一个新的高能量密度铝石墨双离子电池的重大科学成就。这一成就成为能源材料领域知名期刊2016“能源先进材料”的最受关注的文章,并被专业媒体评选为2016年电池领域十大黑色技术之一。新材料领域。

  今年,球队取得了什么新的突破?为什么吸引如此多的关注?自从发现新的铝 - 石墨双离子电池技术以来,唐永炳指导队伍连续三次跑步并与自己竞赛。在新型双离子电池技术中,解决了充放电过程中改善铝箔负极体积变化的难题。近一年来,研制出了一种碳包铝多孔阳极材料和新型铝阳极材料的高性能中空界面微结构。通过对铝箔负极的结构设计和界面控制,有效解决了低成本金属负极材料充放电时体积膨胀和循环性能差的问题,为工业化奠定了坚实的基础。

  同时,该团队还从工业应用角度出发,在不改变现有锂电池正极材料的情况下,研制出通用铝箔阳极/集电极一体化设计的新型高效低成本锂电池技术,不仅可以有效降低电池的重量和体积,显着提高质量和体积能量密度,同时也大大降低了制造成本,而且具有广泛的通用性。

  另一方面,将活性物质/集流体设计理念与双离子电池的优点相结合,并将此设计理念引入其他碱金属离子体系,从而在适用的基础研究领域继续前瞻性的布局,分别开发一种基于廉价钠离子电解质的新型高效双离子电池技术和一种新型高效低成本的钾离子电池技术已经引起了人们对基于低成本碱金属离子的二次电池系统的广泛关注。这些研究成果已被列入国际着名期刊“先进材料”和“先进能源材料”。在这些成果的背后,这是唐永兵的团队成员,每天工作14个小时,全年只有两年的突破。

  无休止的科学研究,不要回头。我们有一个预先的基础,如果你不关注未来,加快布局,机会可能会稍纵即逝。唐永兵告诉记者。他们拥有多项发明专利和国际专利的技术应用,为产业布局做好准备。

  这一系列新技术是如何打破地面的?有没有工业应用前景?

  这项新技术令人着迷,但它也需要两条腿走路

  确认了结果的可重复性后,立即召集队伍开始工业化,在基础研究方面取得基础技术突破

  在发现新的电池技术之前,36岁的唐永兵在这个领域已经积累了近十年的时间。

  2007年,他获得博士学位。来自中国科学院沉阳金属研究所。凭借其杰出的学术成果,惠明院士推荐他进入香港城市大学李树堂院士实验室。

  2013年8月,深圳成立了国家级科研机构,听说有一条河流与香港分离。这是一个可以进行科学研究的地方,可以促进高度工业化的应用,并且可以监督研究生。他决定离开香港,前往深圳深圳高级研究院,这个研究基地和工业化环境都比较好。

  希望我能在深圳做出宝贵的科研成果。

  汤永冰来到深圳,受到先进医院的重用,聘请了功能性薄膜材料研究中心主任。

  唐永兵上台后,瞄准了新型储能材料和储能设备。他放弃了原有的锂离子电池的设计思路,开始尝试改变电池的结构和反应机理,创造性地建造了铝 - 石墨双离子电池,即用廉价易得的石墨代替被使用分批锂离子电池正极材料锂钴氧化物,锰酸锂,三元或磷酸铁锂;直接使用铝箔作为负极材料和负极集电体,消除了在负极集电体材料上的传统涂层;锂盐和碳酸盐有机溶剂。

  2014年底,他的同学们向他报告了最新的实验数据,发现新型铝石墨电池不仅具有可逆的充放电能力,而且具有较高的工作电压和较高的容量,具有典型的二次电池特性。像奇想般的日常科学家几乎不能相信。唐永炳首先想到的是实验结果的可重复性?

  经过多次重复实验和反应机理的研究发现:这种新型电池结构具有全新的双离子电池工作机制,不仅显着提高了电池的工作电压(高达4.6V),同时大幅度降低了电池的质量,体积和制造成本,从而提高整体电池的能量密度。在确认结果的可重复性后,立即召集队伍,在基础研究方面取得基本技术突破的同时,进行产业化。

  双离子电池技术出现后,国内外工业和资本纷纷向唐永平投了一个橄榄枝。唐永冰了解业绩的潜在价值,决定与深圳市高级研究院全资子公司和投资公司成立合资公司,建立一个以工业资源为主的投资公司,建立一个新的高效低成本的储能电池项目在铝箔的负极上。

  这样一来,这一成果不但在一年的时间里在基础研究方面取得了一些突破和布局,而且迅速从实验室出现,在工业化方向迅速发展。

  陶立玉主张​​团队合作机制

  唐永兵团队有着一贯的团队价值观:按贡献分配理念推动集体斗争,相互合作,这是团队合作机制的核心。

  我们把新时代的科学精神理解为团队合作机制。唐永炳微笑着说。

  汤永兵队伍三十多人,其中一半是研究生。他们拥有一套一致的团队价值观:集体斗争的倡导,相互合作和基于贡献的分配是他眼中团队伙伴机制的核心。

  他将成为主要贡献者毕业生共同第一作者。在与中心其他同事仔细考虑和讨论后,团队列出了共同工作的三个原则(共同第一作者):一是谁创造了原创思想,提出他们真正实施的原则;第二,实验的主要数据和图片贡献三分之一以上可以共同工作;第三,论文的实际作者,以及70%以上所有权变更后的论文可以共同完成。

  回顾过去一年的研究成果,团队成员张小龙,张凡,童雪峰,纪必法,盛茂华,秦盼盼,王萌,李娜都是成果的共享者。其中有些是唐永炳的学生,有些是唐永炳的同事。

  近几年来,毕业后学生队伍的科研水平或就业水平都可以显着。同样的想法,也体现在工业化团队。这种把科学新时代纳入思想逻辑的逻辑,激发了团队在科学研究和产业化之前的轨道快速发展。

  让电池更薄,电池寿命更长,充电时间在数秒内,而且使用材料更环保,更重要的是要具备这些工业化的可行性,这些都是从事新能源材料和器件研究开发和应用的年轻科学研究多年的梦想。

  唐永兵说,该队已经开始试生产线研发,装修工作稳步推进。目前中试生产线试制已经开展,包括材料选择和初步可行性研究正在稳步推进。

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