2024-10-31
主講人: 仲耿老師
復旦大學材料學博士,從事儲能材料的研究,專長于瞬態(tài)高溫合成研究,特別是新型能源材料的設計開發(fā),發(fā)表多篇高水平SCI論文。目前承擔高二化學的教學工作,正在開設《化學思維》系列校本課程。
10月31日下午,由仲耿老師主講的深中博士講堂于深圳中學新校區(qū)成德樓開講,本次講堂的主題為《從鋰電發(fā)展看中國崛起》。
講座開場,仲老師通過百年前汽車發(fā)明的奇跡引出新能源汽車和儲能電池這一話題。從同學們已經(jīng)學習過的元素周期表開始,講述鉛蓄電池存在的問題以及鋰電池在發(fā)明之前所面臨的挑戰(zhàn):鉛的原子量高達207,是一種很重的金屬,而工作時只能給出2個電子,這決定了鉛酸電池的能量密度不會很高。一個很重的電池包,卻只能提供有限的電能。而鋰的原子量只有7,能釋放出一個電子,具有極高的能量密度。但是,鋰活性很高,與水劇烈反應,鋰枝晶和死鋰的形成又會導致循環(huán)效率低和安全隱患。無奈之下,鋰電池沉寂了近百年。
仲老師還講到科學界的卓越成就幾乎都離不開非凡的創(chuàng)造力和不懈的努力。1976年Whittingham發(fā)明第一種嵌入型的正極材料TiS2,標志著嵌位化學機理開始應用在鋰離子電池中;1980年“鋰電之父”Goodenough提出鈷酸鋰正極材料;1983年吉野彰提出嵌入型負極材料石油焦——標志著鋰離子電池真正誕生,從此走入并影響人們的生活。
接著,仲老師以生動有趣的形式給同學們介紹了中國鋰電發(fā)生、發(fā)展以及登頂全球的歷程。2001年,我國意識到發(fā)展新能源的重大意義,啟動“863計劃”電動汽車重大專項,專項指出發(fā)展新能源是我國汽車工業(yè)崛起的機遇,中國可以在這個領域上實現(xiàn)彎道超車,并引領中國汽車工業(yè)率先走向零排放技術的先進道路。中國工程院院士陳立泉對專項負責人誠摯地說:“希望能給鋰離子電池一個機會?!?/strong>從此,中國鋰電進入飛速發(fā)展的20年。
隨后,仲老師通過講述中國鋰離子電池發(fā)展過程中的兩次成功“反圍剿”,將講座推向高潮。
第一次“圍剿”,是以日本為首的國家壟斷隔膜技術,日企把控負極和電解液技術,歐美壟斷正極技術,照如此形勢發(fā)展下去,我們將永遠淪為二流廠商,辛辛苦苦做電池,而利潤卻被他人掠走,這不是中國企業(yè)家想看到的。于是,他們聯(lián)手向知識產(chǎn)權局申訴,要求認定魁北克的專利訴求不合理,最終國家知識產(chǎn)權局認定該專利無效。很快,杉杉股份開發(fā)出國產(chǎn)第一代石墨負極,進入蘋果產(chǎn)業(yè)鏈;當升科技完成正極鈷酸鋰的研發(fā),進入三星產(chǎn)業(yè)鏈;貝特瑞、新宙邦等數(shù)百家鋰電企業(yè)紛紛崛起,在鋰電各個領域練就獨門絕技。經(jīng)過十年的努力,中企已經(jīng)在消費電池領域多點開花,成為不可忽視的一股力量。
第二次“圍剿”,是以韓國為首的一些國家,為限制我們國家三元鋰正極的發(fā)展,先是在南京、西安建廠控制整個三元鋰正極領域,然后發(fā)起價格戰(zhàn)和專利戰(zhàn)。最后,這些麻煩也被我們以一紙《動力電池白名單》逐個擊破。至2017年我國在鋰電的各個細分領域登頂全球。
仲老師分享了一個有趣的事情——1903年10月9日,《紐約時報》預測載人飛行需要花費至少100萬年才能完成,而在同一天,懷特兄弟在日記里寫道:“We started assembly today.”借由這個故事,仲老師鼓舞同學們要不懼權威,大膽創(chuàng)新!
最后仲老師給同學們展示了30年前錢學森寫給鄒家華總理的關于建議發(fā)展新能源汽車的親筆信,帶領同學們緬懷偉大的科學家錢學森,鼓勵同學們做有用的研究,做有益于人民的研究,讓同學們對科學研究的責任感和使命感有了更深的認識。
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