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素心为科研 何惧前路远

来源:  发布时间:2019-10-12

  
——记桂林电器科学研究院有限公司副总经理朱凌云
  
□ 李晓文

  
  
  一个人做某事的底气,除了外在的支撑,更重要的是他内心的强大。了解过桂林电器科学研究院有限公司副总经理朱凌云后,记者对这句话有了更深刻的理解。
  他自信、开朗、善于交谈,面对采访,不拘谨也不刻意,像和一位老朋友聊天一样和记者分享着他的事业与思想。这位已过知命之年的科研者回国还不到4年,带着一支不算大的团队,在新一代全固态硫化物系锂离子电池研究领域已经取得了一系列与当前的日本同行同等水平的科研成果。
  在谈到自己的研究时,他眼睛里闪耀着些许的光芒,从容不迫的语气里偶尔会透露一点小激动。关于全固态电池在国内的发展,他肯定地说道:“全固态电池的前景很好,未来,一定会实现产业化。”
  
知命之年再出发
  1984年,19岁的朱凌云从合肥工业大学粉末冶金专业毕业后,进入桂林电器科学研究所从事电工合金材料研究工作。在桂林电器科学研究所,朱凌云从合金熔炼到加工,掌握了电工合金材料生产的多项技术,作为主要参加人的研究项目也获得了原机械工业部科技成果二等奖,因工作能力出色,30岁便当上了桂林电器科学研究所电工合金分所的副所长。
  1994年,朱凌云作为代表参加了原机械工业部电工合金材料的对外访问技术交流团,前往德国、美国等国家进行访问交流。在美国的一家先进材料公司里,他就相关领域向一个女博士提问了一个问题,那位女博士在向他解释以后,对他说了一句:“这对你们来说太难了。”女博士语气里的不屑让要强的朱凌云深受触动,“美国人能做到的,我们中国人当然也能做到”。于是,1998年,已经工作14年的朱凌云思考再三之后,决定放弃国内的一切前往日本攻读博士,进入日本国立九州大学综合理工学院学习量子理工学专业。
  2004年,朱凌云博士毕业后进入日本神户制钢集团综合研究所从事半导体材料及车载动力锂离子电池的研究工作。在这里,他工作了10多年,积累了丰富的科研经验和极强的科研能力。2015年,在桂林电器科学研究院老院长的召唤下,他全职回国,开始领导团队从事新一代全固态硫化物系锂离子电池研究工作并设立桂林动力电池实验室。
  当时,全固态电池的概念在我国还未明确,很多人对此没有过多的认识。所以,当朱凌云提出要研发全固态电池时遭到了质疑:锂离子能在粉末与粉末之间实现完美的传导吗?
  面对这些疑问,朱凌云并没有做过多的解释,因为他知道有时候行动往往比语言更重要。在广西区政府科技厅和桂林市科技局的项目支持下,2016年7月到2017年7月,朱凌云通过带领实验室团队组装纽扣测试电池为团队年轻人补好基础,并在这段期间完成了高镍三元正极材料粉末(镍钴锰成分比例为7∶2∶1的(LiNixCoyMnzO2))前驱体合成及锂化合工艺研究。他们合成的一次颗粒粒径小于800纳米,二次颗粒粒径约5微米,在0.2C充放条件下可稳定在190mAh/g,1C充放条件下可稳定在180mAh/g,正极粉末性能稳定。同时研制的纳米泡沫硅粉性能优良,由这种纳米泡沫硅粉试制的含硅40%的硅碳负极,其比容量高于1200mAh/g, 首次充放电库仑效率高于90%,在100次充放电后的比容量高于1000mAh/g,属国内领先水平,研究结果也于2017年11月在日本福冈召开的第58回电池讨论会公开报告,研制的纳米泡沫硅粉样品被日本的汽车公司电池研究部认可,达成合作评价意向。
  2017年8月,朱凌云参加了陈立泉院士主持的无锡第三届全国固态电池技术研讨会,在会上报告了“全固态电池正极颗粒和硫化物系固体电解质的界面变化”研究结果,至此,国内同行才知道桂林还有一个团队在从事硫化物固体电解质全固态锂电池研究工作。
  
“对全固态电池的发展有信心”
  全固态锂电池已成为全球新一轮电池产业发展的投资热点,日本、韩国、德国、美国、法国以及我国的诸多汽车公司和电池企业及研究单位已投入开发固态电池,上市公司和创业公司也纷纷加入,希望未来成长为一个超级明星企业。
  那么,什么是全固态锂电池?相比传统锂电池,全固态锂电池又有着哪些优势?
  “全固态电池就是电池所有组成的材料都是以固态形式存在的,没有液体。它采用了全新固态电解质取代当前有机电解液和隔膜,具有高安全性、高体积能量密度。”朱凌云解读道。具体来说就是,全固态锂电池采用了高安全性的不燃烧的固体电解质,不含易燃性的有机电解液和有机隔膜,不会着火,安全性得到大幅提高;采用了高比容量的正极、固体电解质和高比容量的锂金属薄膜负极直接叠加复合串联的简约结构,相比使用液体电解质的传统锂电池,减少了如电解液和电池外壳这类占有电池重量却对提高电池能量密度没有帮助的组分,从而在结构上实现电池能量密度的提升,其理论寿命可以是传统锂电池的4倍。
  时至2018年,朱凌云带领着实验室团队开始陆续发表研究成果。在前期研究中,朱凌云团队完成了硫化锂硫化磷系固体电解质粉末制备工艺研究,实验室生产的锂硫磷样品固体电解质粉末薄膜的锂离子传导率为1.5x10-3S/cm,最新研发的锂硫磷氯及锂硅磷硫氯系列固体电解质粉末薄膜样品的锂离子传导率为2.6×10-3S/cm,已接近日本产品的技术水平。部分固体电解质粉末已供给国外汽车公司技术中心和大学研究团队使用,在固体电解质粉末方面已获得中国授权专利5件,在硫化物固体电解质粉末生产方面达到国内领先水平。
  如今,研究团队利用桂林电器科学研究院设计制作的固体电解质及全固态电池专用测试模具,在规范的测试条件下,完成了硫化物系固体电解质粉末成型技术、高容量正极材料粉末表面的纳米保护层形成技术、高容量负极制备技术研究,粉末压制的实验电池按正极计比容量已高于100mAh/g。这一成果增强了实验室团队年轻学者的信心,也打破了当初对全固态锂电池的质疑。
  目前,团队正在研究开发固体电解质粉末薄膜涂布致密化技术,按计划在2019年内完成全固态电池组装工艺技术研究,研制的初期目标是能量密度达到250Wh/kg,经逐步改进提高电池性能,最终研发能量密度≥400Wh/kg,循环寿命≥1000次的全固态硫化物系锂电池电芯。
  对于全固态锂电池的发展,朱凌云表示很有信心。在他的规划中,未来1~2年内,他们将打通硫化物固体电解质全固态锂电池的工艺生产路线,然后逐步推动全固态锂电池在国内的产业化。
  
重视团队的力量
  朱凌云很重视团队的搭建和管理,他认为团队协作和团队精神是研究的重要基础。“独木难成林”,一个人的力量是有限的,但一个团队的力量却是无穷的。他强调奉献精神,却也积极保障团队成员的个人利益。他希望他可以领导团队成员将科研化为效益,以此来提高他们的个人收入。
  目前,朱凌云的团队已经达到了16人,分为电池材料研究组、电池工艺研究组和电池控制系统(BMS)研究组3组。尽管相对而言团队算不上大,但团队的研究创新性明显,现有结果也属国内前列,初期投资还将为桂林电器科学研究院的研究带来新型模式,社会效益明显,投资风险较低。这一切都有赖于朱凌云多年丰富的科研经验和正确有力的领导能力。
  朱凌云坦言,在打通硫化物固体电解质全固态锂电池的工艺生产路线后,全固态锂电池的产业化一定会和企业进行合作。“我们想做成一个创新团队的模式,这个团队不是只有我们十几个人,而是我们研究院与外面的产业化企业进行联合研发,从而形成一个利益共同体。”目前,团队的研究结果已受到广州鹏辉新能源有限公司、国轩电池有限公司的关注,洽谈合作和要求投资的意向明显,广西区属国资百矿集团也与之签订了战略合作协议。
  对自己的人生,朱凌云一直是一个“有情怀的乐观者”。“追风赶月莫停留,平芜尽处是春山”。不论是当初放弃国内的一切留学日本,还是十几年后放弃日本的一切回归祖国,他都在眼前的安稳与远方之间选择了远方。三十而立,五十知天命,两次放弃,两次新开始,对朱凌云而言,每一次的出发等在前面的都是前景正好。科
  

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