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深中博士讲堂 | 仲耿:从锂电发展看中国崛起

2024-10-31

主讲人: 仲耿老师

复旦大学材料学博士,从事储能材料的研究,专长于瞬态高温合成研究,特别是新型能源材料的设计开发,发表多篇高水平SCI论文。目前承担高二化学的教学工作,正在开设《化学思维》系列校本课程。

 


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10月31日下午,由仲耿老师主讲的深中博士讲堂于深圳中学新校区成德楼开讲,本次讲堂的主题为《从锂电发展看中国崛起》。


讲座开场,仲老师通过百年前汽车发明的奇迹引出新能源汽车和储能电池这一话题。从同学们已经学习过的元素周期表开始,讲述铅蓄电池存在的问题以及锂电池在发明之前所面临的挑战:铅的原子量高达207,是一种很重的金属,而工作时只能给出2个电子,这决定了铅酸电池的能量密度不会很高。一个很重的电池包,却只能提供有限的电能。而锂的原子量只有7,能释放出一个电子,具有极高的能量密度。但是,锂活性很高,与水剧烈反应,锂枝晶和死锂的形成又会导致循环效率低和安全隐患。无奈之下,锂电池沉寂了近百年。


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仲老师还讲到科学界的卓越成就几乎都离不开非凡的创造力和不懈的努力。1976年Whittingham发明第一种嵌入型的正极材料TiS2,标志着嵌位化学机理开始应用在锂离子电池中;1980年“锂电之父”Goodenough提出钴酸锂正极材料;1983年吉野彰提出嵌入型负极材料石油焦——标志着锂离子电池真正诞生,从此走入并影响人们的生活。


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接着,仲老师以生动有趣的形式给同学们介绍了中国锂电发生、发展以及登顶全球的历程。2001年,我国意识到发展新能源的重大意义,启动“863计划”电动汽车重大专项,专项指出发展新能源是我国汽车工业崛起的机遇,中国可以在这个领域上实现弯道超车,并引领中国汽车工业率先走向零排放技术的先进道路。中国工程院院士陈立泉对专项负责人诚挚地说:“希望能给锂离子电池一个机会。”从此,中国锂电进入飞速发展的20年。


随后,仲老师通过讲述中国锂离子电池发展过程中的两次成功“反围剿”,将讲座推向高潮。


第一次“围剿”,是以日本为首的国家垄断隔膜技术,日企把控负极和电解液技术,欧美垄断正极技术,照如此形势发展下去,我们将永远沦为二流厂商,辛辛苦苦做电池,而利润却被他人掠走,这不是中国企业家想看到的。于是,他们联手向知识产权局申诉,要求认定魁北克的专利诉求不合理,最终国家知识产权局认定该专利无效。很快,杉杉股份开发出国产第一代石墨负极,进入苹果产业链;当升科技完成正极钴酸锂的研发,进入三星产业链;贝特瑞、新宙邦等数百家锂电企业纷纷崛起,在锂电各个领域练就独门绝技。经过十年的努力,中企已经在消费电池领域多点开花,成为不可忽视的一股力量。


第二次“围剿”,是以韩国为首的一些国家,为限制我们国家三元锂正极的发展,先是在南京、西安建厂控制整个三元锂正极领域,然后发起价格战和专利战。最后,这些麻烦也被我们以一纸《动力电池白名单》逐个击破。至2017年我国在锂电的各个细分领域登顶全球。


仲老师分享了一个有趣的事情——1903年10月9日,《纽约时报》预测载人飞行需要花费至少100万年才能完成,而在同一天,怀特兄弟在日记里写道:“We started assembly today.”借由这个故事,仲老师鼓舞同学们要不惧权威,大胆创新!


最后仲老师给同学们展示了30年前钱学森写给邹家华总理的关于建议发展新能源汽车的亲笔信,带领同学们缅怀伟大的科学家钱学森,鼓励同学们做有用的研究,做有益于人民的研究,让同学们对科学研究的责任感和使命感有了更深的认识。


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