科研人員在實(shí)驗(yàn)室測試電池。受訪者供圖
“這個(gè)電池要在-40℃再試試?！痹谥袊茖W(xué)院大連化學(xué)物理研究所（以下簡稱大連化物所）能源催化轉(zhuǎn)化全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，研究員王曉恩正針對鋰離子電池進(jìn)行耐低溫實(shí)驗(yàn)。他小心翼翼地將軟包鋰電池放入低溫測試箱內(nèi)。
這個(gè)春節(jié)將是團(tuán)隊(duì)最忙碌的一段時(shí)間，他們2月將前往黑龍江漠河，在接近-40℃的極寒條件下進(jìn)行實(shí)地測試。提及此事，團(tuán)隊(duì)成員都充滿了期待?！半m然天氣很冷，但眼看著我們的目標(biāo)就要達(dá)成了，大家都非常激動?！贝筮B化物所副研究員張盟說。
電池與人們的日常生活息息相關(guān)，從智能手機(jī)、筆記本電腦到電動汽車、家用電器，幾乎每個(gè)現(xiàn)代生活場景中都能看到電池的身影。然而，當(dāng)前電池普遍存在能量密度低、使用壽命短以及在極端環(huán)境下性能差等問題，制約了電池在一些重要領(lǐng)域的應(yīng)用。
“我們要做就做最好的！”能源催化轉(zhuǎn)化全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、大連化物所研究員陳忠偉表示，團(tuán)隊(duì)此次研發(fā)的高比能超低溫特種鋰離子電池，主要用于解決北方等寒冷地區(qū)電動汽車?yán)m(xù)航以及低溫下電池性能衰退的問題。
在實(shí)驗(yàn)室中，王曉恩正帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行精密的電池組裝工作。電池的每個(gè)組件都要在自動化生產(chǎn)線上經(jīng)過電芯配對、正負(fù)極材料涂布、卷繞等一系列精細(xì)步驟，才能完成組裝。
目前，團(tuán)隊(duì)研制的新型鋰離子電池能量密度高達(dá)400瓦時(shí)/千克，能夠在-60℃的極端條件下穩(wěn)定運(yùn)行。該電池的放電容量可維持在80%以上，對電動汽車市場產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，有望為寒冷地區(qū)的用戶解決冬季“里程焦慮”問題。
除了地面跑的汽車，陳忠偉團(tuán)隊(duì)對天上飛的無人機(jī)也沒少下功夫。
“低空經(jīng)濟(jì)作為新興產(chǎn)業(yè)具有廣闊的發(fā)展前景和巨大的市場潛力。在帶來巨大機(jī)遇的同時(shí)，其發(fā)展也面臨著諸多挑戰(zhàn)。當(dāng)前，低空經(jīng)濟(jì)在核心技術(shù)上面臨3個(gè)挑戰(zhàn)，包括動力技術(shù)、飛控技術(shù)、交通技術(shù)。其中，動力技術(shù)是低空飛行器的‘心臟’，是決定其載荷航程和安全性的核心技術(shù)，而目前最重要的問題就是動力不足。”陳忠偉介紹，“低空經(jīng)濟(jì)，動力先行?！?/p>
去年11月，團(tuán)隊(duì)研發(fā)了高比能寬溫域鋰離子電池，成功適配中國科學(xué)院沈陽自動化研究所設(shè)計(jì)的新型工業(yè)級復(fù)合翼無人機(jī)。這款無人機(jī)搭載的高比能鋰電池能量密度高達(dá)400瓦時(shí)/千克，將無人機(jī)的續(xù)航時(shí)間提升20%~40%，電池模組能量密度達(dá)340瓦時(shí)/千克，可在-40℃至-60℃的寬溫域環(huán)境中穩(wěn)定工作。
在大連市長?？h，無人機(jī)緩緩升起，順利實(shí)現(xiàn)了起飛、爬升、高速巡航等測試環(huán)節(jié)，高質(zhì)量完成了3小時(shí)飛行試驗(yàn)，驗(yàn)證了高比能鋰電池的高效能量儲備能力與運(yùn)行穩(wěn)定性。
該新型電池的應(yīng)用，為無人機(jī)寒區(qū)作業(yè)、應(yīng)急救援等提供了可靠的動力支持，同時(shí)也為電動航空、高端裝備制造等領(lǐng)域開辟了廣闊的應(yīng)用空間。
陳忠偉表示，大連市在低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面具備得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，但同時(shí)要在創(chuàng)新技術(shù)與高端制造的結(jié)合上不斷努力，推動航空新材料、關(guān)鍵部件，以及低空智能化服務(wù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，增強(qiáng)低空經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)動效應(yīng)。
“因此，新的一年，我們不僅將繼續(xù)推動超低溫電池的研究，還將在低空經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力，爭取做到‘上天入地’?！标愔覀コ錆M信心地說，“大鵬之動，非一羽之輕也；騏驥之速，非一足之力也。只要大家齊心協(xié)力，我們一定能夠在春節(jié)期間實(shí)現(xiàn)新的突破！”
（中國科學(xué)報(bào)記者?孫丹寧）
