3月6日,走进中北大学特种电池研发实验室,仿佛踏入一片“极寒地带”——科研人员刚从零下50摄氏度的低温测试箱中取出一块冒着冷气的电池。它刚刚经历了一场极寒“大考”。
“普通锂离子电池到零下20摄氏度性能就开始‘大打折扣’,到零下40摄氏度以下,甚至可能直接‘罢工’。”团队负责人梁君飞教授指着设备上的数据,语气里透着自豪,“你看,我们研发的这块电池还能正常放电,驱动电子设备也没问题。”
极寒环境下电池能量严重衰减,一直束缚储能电池领域的发展,更是我国发展低空经济、探索极地与深空必须跨越的一道坎。梁君飞带领团队在这个方向持续攻关多年。去年,他们的研究成果——关键应用指标驱动的石墨烯基纳米复合材料设计原理与性能调控机制研究成果荣获山西省自然科学奖一等奖。
“我们独创了三维多级孔道石墨烯基复合电极材料,通过独特工艺,在坚韧的石墨烯上‘凿’出纳米级孔道,随后利用带有孔洞的石墨烯构建起三维导电网络。”梁君飞形象地解释,“这相当于给锂离子修了多条‘高速公路’和‘立交桥’,让它们在低温下也能跑得快、跑得顺。”这项技术还将纳米电极材料的负载量提升到原来的5倍以上,破解了困扰行业多年的技术瓶颈。
实验室里,电池在零下50摄氏度、零下60摄氏度的低温箱静静运行,架子上密密麻麻摆满纽扣电池和软包电芯,办公桌上还摊开着一份刚刚刊发在国际顶级期刊《Advanced Materials》上的研究成果……每一件“装备”都在默默记录着这支团队的奋斗足迹。近年来,该团队发表相关研究成果论文20余篇,其中5篇代表作总被引超2200次,3篇入选ESI高被引论文,国际顶级期刊《自然》《科学》也曾专题评述或作为范例引用。
“我们已经与晋中等地的企业开展产业化合作,促进成果转化;同时推动低温电池研究继续走向深入,以适应极地与深空等极限环境对高性能锂离子电池的需求。”梁君飞说,在深耕低温锂离子电池的同时,团队还瞄准钠离子电池这一新赛道,探索利用我省丰富的煤炭资源制备硬碳负极材料,推动能源产业绿色转型。“希望能通过我们的持续攻关,为我省新质生产力发展注入温暖而持久的力量。”
李林霞 胡慧萍