编者按:近日,我校与澳柯玛集团联合成立的“新能源材料研发中心”引起了媒体的极大关注,《科学时报》、《青岛日报》、《中国证券报》、《中国化工报》、新浪网、青岛新闻网、河南招商网等媒体对此都作了相关报道。9月8日,《齐鲁晚报》以《探寻能源与汽车的未来》为题发表了专访文章,认为“在当前能源问题尤其是‘油荒’凸现的背景下,这一举动格外引人关注。”由我校与澳柯玛集团联合成立的“新能源材料研发中心”,主要从事锂离子电池、燃料电池、镍氢电池相关材料和抗中子辐照材料及配套件的研究与开发,同时开发电动汽车用动力电池及相关技术,以期在提高电池的安全性、使用寿命和降低成本等方面取得突破性进展。新能源材料研发中心的建立将填补山东省和青岛市在这一领域的空白,促进我国在能源利用、能源产业领域的发展。我校在不断实现为地方经济建设服务的过程中,材料学院与澳柯玛集团这一“双赢”合作,是一条科研走向市场、走向社会的良好途径,是产、学、研结合的成功范例,这在当前具有一定的典型意义,为此,我们全文转发《齐鲁晚报》的这篇专访文章。
不久前,一则消息见诸报端:澳柯玛新能源有限公司与山东科技大学联手成立“新能源材料研发中心”,主要从事锂离子电池等新型能源产品的研究开发及在汽车上的推广应用。在当前能源问题尤其是“油荒”凸现的背景下,这一举动格外引人关注。
带着对能源事业的关切,怀着一种探究的心情,笔者一行来到了该研究中心,了解了该中心的主要发起人和科研项目承担者,一位是从事新能源研究多年的“海归”人士、现任澳柯玛新能源公司技术总工程师的吴惠康博士(以下简称“吴”),另一位是北京大学博士后、现任山东科技大学能源材料与能源转换研究室的谷亦杰教授(以下简称“谷”),就今后能源出路问题,进行了一番探讨。
企校牵手优势互补
笔者:吴博士,澳柯玛与山科大联合成立“新能源材料研发中心”,是一个引人注目的事件。据了解,澳柯玛在锂离子项目开发上已经有了雄厚的基础,现在为什么又和大学联合?
吴:产学研联合搞开发在国外尤其是在发达国家非常普遍,已成为一种比较先进的生产方式。因为企业的智力资源和研究力量毕竟是有限的,尤其像新能源这样在世界上来说比较前沿的研究项目,更需要一流的科研配备。大学在基础研究方面是强项,而企业侧重于科研成果的产业转化,双方合作可以优势互补,分不同的方向进行研究。
笔者:在国内众多科研院所当中,澳柯玛为什么选择与山科大合作?
吴:首先是大家的战略目标一致,有共同的兴趣和方向,实力相当,再者山科大有材料和能源研究方面的雄厚基础和一流的人才,有专门的新材料研究院,有中国工程院陈蕴博院士这样的学科带头人。另外双方的距离近,山科大搬迁到开发区之后,成了我们的邻居,俗话说远亲不如近邻,这样便于交流和开展研究工作。
笔者:从各自扮演的角色上来看,院校是科研主体,企业是市场主体,两者角色的不同可能带来行为上的差异,实现自主创新,需要双方的进一步融合,那么中心采用怎样的运行机制,以及双方是如何协作开展工作的?
吴:双方本着优势互补、资源共享的原则。企业不仅仅提供资金方面的支持,更侧重于研究选题,因为企业接触市场多,能比较准确地把握市场发展的脉搏,能根据市场进行科研选题。至于分工,校方主要是基础研究和科学实验,并跟踪新的技术、产品发展方向,寻找新的增长点,并对难题和课题进行攻关。而我们更侧重于中试和生产工艺方面,把握新的发展机会。
笔者:能否谈谈研究中心以后主要的研究方向?
吴:我们的合作主要是侧重于新能源应用领域的研究。现阶段主要是锂离子电池方面的研究,关键是要在锂离子电池新材料应用方面获得突破,以后将扩展到燃料电池等更广阔的领域。
突破“瓶颈”希望在即
笔者:石油资源必将走向枯竭,人类不得不考虑能源替代问题。就现有情况来看,主要有那些替代方案?
吴:各种燃油车辆是耗能大户,石油替代的关键是开发新型动力。目前已经着手开发的动力主要有两大类:即氢燃料电池和充电电池。
笔者:从目前来看,哪一种方案更为可行?
吴:从目前来看,两种动力的发展都面临着一些瓶颈,相比之下,从技术和可行性方面来看,充电电池的研究应用会首先取得商业化的应用。
谷:目前氢的制造工艺比较复杂,成本太高,其储存、补给也是非常大的问题,需要较高的费用,尤其是在氢燃料电池中,作为氢与氧结合而转化为电能的介质——白金,稀少昂贵,所以在较短的时期内,氢燃料电池难以推广。
笔者:除了氢燃料电池以外,目前用作动力的电池种类繁多,如铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池、太阳能电池等,它们各自有什么特点?
吴:传统的铅酸电池由于报废后存在环境污染隐患,不是未来的发展方向。太阳能电池环保性能好,但一方面当前制造成本太高,另一方面如用于动力需要很大的受光面积,所以在车辆上的使用受到局限。同属于第二代电池的镍氢电池和锂离子电池,相比之下锂离子电池由于在环保和性能方面独具优势,被人们所看好,成为今后发展的重点。
谷:锂离子电池的性能明显优于其他电池,如容量是铅酸电池的1.5至2倍,寿命更是铅酸电池的3至5倍,更为关键的是锂离子电池采用新材料之后,可完全解决电池的安全性问题。
笔者:锂离子电池目前的应用情况如何?
吴:目前国际上锂离子电池主要还是应用在移动通讯、便携式电器等领域,但目前锂离子动力电池的研发进度也很快。
笔者:作为动力,尤其用在汽车上,需要较大的能量,锂离子动力电池面临哪些关键性的技术难题,这些难题什么时候有望得到解决?
吴:目前,我们已经找到并开始在锂离子电池上采用一种新材料,以代替原来的钴系材料。新材料的应用,将在很大程度上解决动力电池的难题:首先是从根本上解决了电池的安全性问题;另外就是续行里程问题,以轿车发动机常规空间所能容纳的电池,一次充电可续行400~500公里路程,对一般车辆来说已经足够。
谷:另外,还有一个重要问题就是成本,新的替代材料相比钴来源更广、成本更低,成本只是现有材料钴的1/3,可大大降低电池的制造成本,这样便于电池的推广和普及。
迎接新能源的曙光
笔者:现在看来,新型氢燃料电池和充电电池中的锂电池成为未来汽车动力发展的主要方向。您觉得哪一种动力将更有发展前景?
吴:哪一种动力更有发展前景,主要取决于各自在关键技术上的进步情况,包括一些新型材料的研究和利用,看谁最先获得突破,谁最先解决难题。
谷:今后将会不断有新的材料被发现和应用,动力性能将会不断提高,总的来说,都在向好的方面发展。
笔者:您能否预测一下新型能源将来在汽车上的发展方向?
吴:以氢燃料电池作为动力的汽车有很多难题目前难以解决,至少在2050年之前不能大量推广,而充电电池为动力的汽车推广相对较容易,因此这类电动车自然首先迎来发展契机。据估计,至2020年时,将有70%~80%的传统燃油汽车被这类电动车所取代。之后将可能是充电电池和氢燃料电池为动力的汽车并存,到2050年,氢燃料电池才会作为汽车动力大量应用。
谷:我觉得将来比较理想的状态是,充电电池和燃料电池的混合应用,即发展混合动力汽车。所谓混合动力汽车是指车辆使用两种或两种以上的动力源。各种能源各有优劣,混合动力能够取长补短,比如在市内频繁起步时使用充电电池动力;比如在制动或下坡时,把燃料电池产生的能量和惯性能对充电电池进行充电等,这样,能按照不同的道路交通条件,进行动力源组合或转换,发挥最佳的动力效率。文/于明军 王晓征 |