鉅大LARGE | 點擊量：879次 | 2021年11月08日
官萬兵：我國高溫燃料動力電池的發(fā)展現(xiàn)狀與瓶頸及其解決措施
五月十九日至二十一日，“第八屆我國國際儲能大會”在深圳隆重召開，來自我國、美國、德國、英國、加拿大、西班牙、日本、韓國、澳大利亞等國和地區(qū)1500余位政府機構、科研院所、行業(yè)組織、電力公司、新能源項目單位、系統(tǒng)集成商等代表出席本次大會。
來自我國科學院寧波材料技術與工程研究所研究員官萬兵發(fā)表了題為"我國高溫燃料動力鋰電池的發(fā)展現(xiàn)狀與瓶頸及其解決措施"的精彩演講。
演講內(nèi)容如下：
官萬兵：非常感謝我國化學儲能協(xié)會舉辦這樣的專場，我給大家匯報一下我的工作，我一直做高溫料電池，做了十幾年，有些心得和大家匯報，我們前面也有專家介紹了，后面也有專家介紹。我重點介紹我國的情況以及現(xiàn)狀存在的問題和我個人的思考。我從以下四部分來介紹我的工作。
氫能和燃料動力鋰電池就是因為環(huán)境問題，環(huán)境的根源是社會發(fā)展太快，隨著經(jīng)濟達到一定程度，人們對自然環(huán)境反過來的追求，又有新的追求，第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)達到最高值。實際上就是變相要求我們對自然環(huán)節(jié)提出新的需求，自然讓我們發(fā)展新的技術，從我們來追求青山綠水，我們了解整個青山綠水在廣東省是做得非常好的，他們特別有前瞻性的布局。30年前開始第一個商用化的運行，可以說是核能給廣東和深圳供應這樣的自然環(huán)境。當我們來到深圳，我們發(fā)現(xiàn)這是所有一線大城市里面最好的自然環(huán)境的城市，來到這里非常舒服。要特別感謝中廣核的貢獻。隨著核能發(fā)展的電力過剩，未來怎么辦？全世界都追求氫能，廣東省又走在前面，我國率先開始布局氫能政策的地方。給我們供應了機會，我們有沒有可能在未來的幾年重新再進入引領氫能社會。
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為何做燃料動力鋰電池，特別是高溫燃料動力鋰電池，因為在未來的能源，我們一直提能源互聯(lián)網(wǎng)，實際上電氣熱的互聯(lián)互通，唯一日先這種電熱氣互聯(lián)互通的是高溫燃料動力鋰電池，SO是可以快速響應和切換的技術。高溫燃料動力鋰電池是通向未來氫能社會的星光達到。下面我講一下我國高溫燃料動力鋰電池的發(fā)展，我國高溫燃料動力鋰電池的發(fā)展，是80年代左右開始布局、研究，我國做得最早的是四位教授（見PPT），是我國高溫燃料動力鋰電池的開拓者。經(jīng)過第一代的發(fā)展，給我們一個起點，實際上這里面有兩大的方式，一種是學院派，一種是技術派，科學院也有兩類，做學術和技術的。到2000年左右的時候，我們又開始新生力量來出現(xiàn)?，F(xiàn)在清華大學的韓教授以及寧波材料所2006年引進的王教授，還有華中科大李教授都是屬于2000年之后回國開始做的。我們這種年齡應該是屬于第三代研究的，但是2000年到2002年之間，2001年前后大量公司開始涌現(xiàn)。這些公司先后涌現(xiàn)，說明我國開始有大量資金或者公司注意到這個技術。
下面介紹一下每個公司的情況，先介紹一下電池方面，電池方面做得比較有特色的，我是介紹有特色的工作，一般的工作大家都比較了解。我們了解電池實際上最重要的是電池結構的控制，我們傳統(tǒng)的電池結構就像白點控制，雜亂無章的分布。我國科學技術大學開發(fā)了把圓孔變成直孔的電池結構，可以解決燃料的氣體擴散問題，可以解決它的農(nóng)差引起的極化問題，它的電池擴散非?？?。效率相對來說和性能都會高一些。下面這個是我們我國科學院上海硅酸研究所的工作，他們的技術特點是從電池到電堆到系統(tǒng)都有開發(fā)，他們最大的工作是可以做5000W的發(fā)電系統(tǒng)，這是他們硅酸研究所的。除了燃料動力鋰電池，我們科學院還有一個燃料動力鋰電池的應用，就是電解水制氫，目前國內(nèi)科研單位做得最好的是我們我國科學院上海應用物理研究所，利用現(xiàn)有的電池開展包括電堆開展電解水制氫，做到5000W幾千個小時的示范，他們開展百千瓦級的試運行。也可以做移動式的加氫站，SO是做移動式的電解水來進行加氫。
在公司里面，實際上也有幾個典型的代表，簡單介紹一下：一是清華大學韓教授開的公司，大家可以看到，他們有一些產(chǎn)品，比如密封玻璃、電極材料、電池、電堆和配套測試等，網(wǎng)上都可以看到。因為韓老師是我國SO界的代表，除了做這個項目本身公司之外，他也承擔了一些國家的項目，利用國家的項目組織了一些隊伍進行示范。比如晉煤集團在上海的迪斯尼做了大功率的示范。我們成立了兩個專委會。二是華中科技大學李健（音）教授代表，他們成立華科福賽新能源有限責任公司，他們也有材料到電池到系統(tǒng)，壽命，千瓦級有幾千小時的測試，電池有四五千小時，是我國測得比較長的。
這是潮州三環(huán)買斷了一個公司的產(chǎn)權，在我國進行復制，快速提升我國燃料動力鋰電池的水平，目前他們的電池、電堆和系統(tǒng)都做得很好，出口到德國國外。我們可以看到和歐洲的技術幾乎相同，這個產(chǎn)品上過中央電視臺，我國具備燃料動力鋰電池系統(tǒng)小型開發(fā)的能力。研究所和公司不相同的地方，我們做技術開發(fā)，剛才也有老師提到，從2006年到2014年，我們團隊經(jīng)過8年的發(fā)展，是國家科技部的創(chuàng)新團隊，應該說是每年能進入科技部創(chuàng)新團隊，對團隊的實力非常認可。最多的時候有一百多人，2014年就成立了寧波的那家公司，累計投入上億元，SO要大量投入才能真正做到系統(tǒng)示范，有感興趣的公司也要做好心理準備，要以億為單位的。經(jīng)過這么多年的發(fā)展，也有電池到系統(tǒng)的相關相關經(jīng)驗，為公司的發(fā)展，未來的發(fā)展做了很好的鋪墊。雖然說我國在SO里面取得一些進步，但實際上與國際上的先進水平依然有差距，包括剛才周老師講的美國情況，美國的那些公司原來了解比較少，周老師介紹之后更加清晰。大家可以看到，BE馬上要上市，進入盈利就可以上市，這一定是高溫燃料動力鋰電池投資的風口。包括日本進入規(guī)?；?，宣布開始規(guī)?；痉?，250萬千瓦的系統(tǒng)。SO除了大的，還可以做小的，特別是車，比如我們這個車，日本開發(fā)的增程式車，我國濰柴動力做發(fā)動機的，他們專門出資四千萬歐元購買了一個公司的20%股權，把那套技術引進到我國，我相信對我國高溫燃料動力鋰電池是很大的推動。同時對車也會出現(xiàn)技術上的進步。
大功率電池能做成關鍵的因素，共性關鍵因素，我們要思考這個問題。我國研究了幾十年，但是跟國外的差距那么大，原因在哪里？其實這里面涉及到一些關鍵的共性，我們發(fā)現(xiàn)他們的結構比較對稱，它有技術訣竅在里面。我國特別有意思的是我國都在做不對稱結構。不對稱結構引起一些問題，一些基本問題沒有辦法克服，特別是材料熱膨脹系數(shù)不同，沒有辦法從原理上存在，第二個是抗氧化還原能力，也就是說當運行這種電池，一定要保持非常好的保護環(huán)境，一旦出現(xiàn)不好的，可能就會死掉了。第三個是熱引起的高溫蠕變，我們要把它做成金屬材料選擇非常強壯。一個做不好，可能會導致系統(tǒng)的失效。我們希望有分工來推動行業(yè)的發(fā)展，美國、日本做得很好，值得我國借鑒。還有一個原因是凡是把系統(tǒng)運行得非常好的都是有很好的團隊來做高效仿真。
借這個機會介紹一下SO的仿真團隊，潮州三環(huán)把系統(tǒng)開發(fā)這么好，能上中央電視臺，能出口到德國、歐洲，他們有一支仿真設計的團隊在背后支撐他們，我國SO科研里面恰恰缺失這塊。哈工大深圳本土有一支這樣的團隊來做這樣的事，而且他們的力量非常強。他們有國家千人、杰青，對深圳市或者我國的SO推動都是很好的。
整個SO實際上就是三種應用的途徑，一個是分布式，以美國BE為代表。二是CHP，以日本為代表。三是車，兩個和日本有關系。日本人做事有時候就是小，但是可以做得很好。
我國應該怎么辦？實際上有兩個路可以參考，一是美國的路，大功率的。二是小型的車，增程器。車在這塊，濰柴動力走在前面，買斷了國外的技術，我相信在我國3-5年內(nèi)這項技術會很快推動起來。未來最大的市場還是在分布式的儲能，就是利用SO來進行從電到氣的轉換。面對這樣的大功率市場應該怎么辦？有兩條路，一個是電解質支撐的結構對稱性，我們做了十幾年以后就考慮了現(xiàn)在存在的問題以后，材料所根據(jù)現(xiàn)有的相關相關經(jīng)驗，我們就提出了自己的技術，我們稱之為“對稱雙陰極結構”，原來一片電池是一半，現(xiàn)在用結構對稱性原理，把兩塊變成一塊，中間通氣。從仿真的角度，也就是說設計的角度，從理論上來看是不是可行。從目前來看，理論上來證明了仿真結構，從理論上是比較可靠的結構。這就保證了它長壽命運行的基礎。
實驗室可以做到600平方厘米，這是為了滿足未來大功率的需求。包括批量化都可以把技術路線打通。整個材料所的目標就是圍繞分布式，我們希望通過7-8年時間，在2025年和現(xiàn)有的有需求的公司去共同推動，建立我國的分布式電站的建設，包括希望一步一步達到這樣的需求，接近歐美的先進技術。我們了解有些技術是買不到的，BE的技術不會賣給我國，我們必須開放自主創(chuàng)新的技術。
最后介紹一下我們的團隊，目前人員比較年輕，但是我們有十幾年的相關相關經(jīng)驗，我們的實驗室不是特別大，基本上能夠讓我們開發(fā)出屬于自己的東西。我們也歡迎有興趣的公司、人員和我們交流合作。謝謝！
（本文根據(jù)現(xiàn)場錄音整理，未經(jīng)本人審核）
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