能源是推动全球经济发展的主引擎。历经11年科研攻关,中国科学院青岛生物能源与过程研究所固态能源系统技术中心党小组在国际上首创“刚柔并济”聚合物复合固态电解质。秉承“功(率)能(量)兼备”的系统设计理念,开发出具有完全自主知识产权的高比能、高安全、高耐深海压、长使役寿命的固态锂电池及深海特种电源系统。在中国科学院深海科学与工程研究所的支持和合作下,该系统率先在马里亚纳海沟实现全海深应用,为国家深海环境探测、科学研究提供了强有力的能源技术支撑,在国际上开创了高比能固态锂电池特种电源系统深海智能装备应用新局面。
固态能源系统技术中心由该所研究员崔光磊于2009年组建,是2020年研究所进行科研组织架构调整后首批成立的组群之一。该中心党员占比59.5%。
在党旗的召唤和引领下,这支以党员为“主力军”的科研队伍始终面向国家重大战略需求,瞄准固态锂电池共性科学性关键问题,搭建国际一流的深海固态锂电池研发装备平台,攻关关键材料、器件研发和系统集成技术,形成了以“刚柔并济”聚合物固态电解质关键材料和原位固态化界面融合核心技术的技术包,开发了深海特种固态电源系统为特色的完整技术体系。
针对传统聚环氧乙烷固态聚合物电解质存在的室温离子电导率低、电化学窗口窄、力学强度差等诸多瓶颈问题,崔光磊带领党员吴天元、周倩、张焕瑞通过一系列的探索,独辟蹊径,首次提出“刚柔并济”聚合物复合固态电解质设计理念,实现了固态聚合物电解质综合性能的全面提升。
为进一步解决应用难题,崔光磊又与团队的青年党员张建军,研发骨干韩鹏献、刘海胜、马君共同提出了原位固态化界面融合技术,有效解决了固态锂电池固/固界面传输困难和多重界面载流子传输失效等问题。
在此基础上,青年党员董杉木、鞠江伟、崔子立等人又发展低温熔盐原位固化技术,解决了液态前驱体聚合度低带来的安全和副反应问题;同时,利用分子间超分子作用大幅提升离子传导和界面跃迁,完善了离子多相界面渗流传输理论体系,获得了2018年山东省自然科学奖一等奖。
从2016年起,该党小组先后得到了国家自然科学杰出青年基金、国家自然科学基金—山东省联合基金、科技部国家重点研发计划新能源汽车专项、中科院战略性先导专项A类和B类项目等重大项目支持,不断将基础研究成果转化为解决国家需求的关键技术,履行新时代科技工作者的使命担当。
经过无数个日日夜夜的不断尝试和反复验证,崔光磊带领团队努力攻关,研制出单体能量密度200Wh/kg到300Wh/kg、单体容量可调的系列化固态锂电池产品;在国家重点研发计划支持下,研制出比能量达350Wh/kg的固态锂电池产品;2020年又开发出能量密度526Wh/kg的固态锂金属电池——能量密度一次次伴随着他们的汗水而升级刷新。
自2015年至今,崔光磊已带领团队党员们累计为各类深海科考装备用户提供了68批次固态锂电池电源系统。5年内,研制的全海深电源系统实现零故障应用,表明我国深海装备用全海深电源系统技术已趋于成熟,为我国深海事业发展提供了安全、可靠、零事故运行的特种电源保障。
