發布時間:2022年11月9日
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向大海進發,向深藍探索,一路上充滿了未知和挑戰,急需多學科的共同支撐。
比如,潛入馬里亞納海溝的過程中,中國研發的深海裝備對電源系統等硬件配置提出了更高要求。如何避免鋰電池在深海壓力下出現故障?如何為深海下潛任務提供更多能量?在中科院青島生物能源與過程研究所(以下簡稱青島能源所)研究員崔光磊看來,這不僅是挑戰,更是使命。
開拓創新、敢為人先是他性格里的底色;虛心好學、融貫靈活是他的研究風格。他將自己的研究生涯與青島能源所緊緊契合在一起,陪伴著它一路成長,為深海裝備的成功作業提供可靠的能量保障。
啟航:躊躇滿志開新篇
1973年出生的崔光磊是地地道道的山東青島人。高中畢業后,他考上了山東師范大學化學系,從此與化工專業結下不解之緣。
工作后,他又考到中科院化學研究所,獲得了有機化學博士學位,隨后赴德國馬克斯·普朗克高分子研究所和固態研究所從事博士后研究。
2008年,35歲的崔光磊學有所成,準備歸國效力。那時,青島能源所如初生嬰兒。崔光磊與首任所長王利生相遇,就被青島能源所的發展目標所吸引。相對來講“不太對口”的專業能源化學由于王利生的遠見,變為了前沿的新興交叉領域。
“王所長當時鄭重對我說:‘你這個專業我們要擴展,國家也需要,希望你能來我們所工作。’當時,我深受鼓舞,決定回到青島,建設青島能源所。”崔光磊回憶道。
從此,崔光磊帶著滿腔的熱情和眾人的期待,在青島能源所揚帆啟航。
進發:剛柔并濟造“青能”
2016年8月,崔光磊到北京出差,遇到了曾為我國“蛟龍”號建造立下功勛的載人潛水器專家組組長、中科院深海科學與工程研究所(以下簡稱深海所)負責人。對方提出:“深海裝備需要可靠的電池供電,你能不能先做一個小系統試試?不過時間要快,我們計劃10月份出海。”
回到青島,崔光磊立即向所里匯報,組織調配團隊全力攻關。作為海底著陸器,關鍵是在抗壓力和小型化上下功夫。時間緊迫,任務繁重,崔光磊咬緊牙關,每天實驗室到辦公室兩點一線,心無旁騖地向“深海”進發。
后來,崔光磊團隊創造性提出了“剛柔并濟”聚合物電解質的設計理念,構建了復合電解質材料體系,建立了一系列綜合性能優異的固態聚合物電解質體系,研發出全新高能量密度的“青能-Ⅰ”型全固態鋰電池。它不僅具有極高的安全性能,在自我修復能力上也有著突出的表現。
已經取得了階段性勝利的崔光磊并沒有放下心中的大石,他知道,只有在真正的深海里,電池的優劣才有定論——只能繼續“下潛”!
下潛:深海供電不停息
不負眾望,隨著“探索一號”科考船在南海進行海試,崔光磊團隊研發的電池進一步經受住了嚴格考驗,頂住了水下4000米的壓力,且供電正常。緊接著,這個名為“青能-Ⅰ”的固態鋰電池系統,繼續為深海所“萬泉”號著陸器控制系統及CCD傳感器提供能源。
2017年3月,“青能-Ⅰ”來到馬里亞納海溝,供能累計完成9次下潛,其中7次超過1萬米。這標志著我國成功突破了全海深電源技術瓶頸,打破了國外先進國家的技術壟斷。
“從此以后,我們將告別長長的電纜,再也不用擔心深海載人潛水器電源動力來源了。”崔光磊說,這次下潛是對國外先進技術壟斷發起的挑戰,最終結果也證明中國深海科考有著強有力的技術支撐。
青島能源所開始為更多人所知,崔光磊團隊的名字也與高比能固態電池捆綁在了一起。
“青能-Ⅰ”電池的發明標志著青島能源所“陸海融合”已突破全海深電源技術瓶頸,掌握了全海深電源系統的核心技術。2018年12月,“高性能聚合物固態鋰電池材料與技術”這一成果通過了包括6位院士在內的專家委員會鑒定,被一致認為達到國際領先水平。
自2015年至今,崔光磊已帶領團隊累計為各類深海科考裝備用戶提供了110批次固態鋰電池電源系統。近5年,研制的全海深電源系統實現零故障應用,表明我國深海裝備用全海深電源系統技術已趨于成熟,為我國深海事業發展提供了安全、可靠、零事故運行的特種電源保障,產生了巨大的社會效益。
同時,該技術入選了2020“全球新能源汽車前沿技術”和中國工程院發布的2020全球工程前沿技術。
“未來,我和團隊還將繼續在鋰電池領域深耕下潛,在海洋強國、國計民生中持續貢獻來自能源化學的力量,向廣袤的深海進發,向美好的未來進發。”崔光磊說。
(原載于《中國科學報》 2022-10-12 第4版)