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      中國科學院院士、廈門大學教授孫世剛: 鋰離子電池面臨六大挑戰
      2022-06-02

      5月27日,在國軒高科第十一屆科技大會上,中國科學院院士孫世剛應邀現場出席并以《雙碳目標與電化學能源發展》為題,做了主旨演講,分析電池產業面臨的挑戰,提出通過數據驅動和人工智能的研究范式變革,實現電化學能源新體系的突破。

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      演講中,孫院士重點提到了當前我國電化學能源發展的重要地位、發展態勢,以及面臨的挑戰與創新發展問題。他指出,當前,快速發展的電動車、規模儲能、5G和AI技術等對電化學能源提出了越來越高的要求和新的挑戰,主要包括高能量密度、高功率密度、高安全性、長壽命、極端環境適應和低成本等幾大方面的發展需求,使得我國電化學,主要是鋰離子電池面臨以下6大挑戰,分別是:

      1、我國電池產業大而不強,生產銷售和消費規模位居世界第一。他說,我國原創性的電化學能源體系,與國外先進水平相比仍存在較大差距,正負極材料、隔膜、電解液等關鍵材料的核心技術主要還掌握在日韓企業手中,高性能產品依賴進口程度還比較深。

      2、我國氫能燃料電池才開始進入產業化導入期,尚處于追趕國外先進水平的階段,缺乏關鍵核心技術,催化劑、質子交換膜、氫循環泵等關鍵材料尚被卡脖子,依賴進口。

      3、超級電容器基本解決軍工需求,但民用技術還受制于人。其中,軍工領域對高功率提出了新的需求,要求武器系統的機動性、隱蔽性和可靠性更強,在民用高性能、低成本電容活性炭制備技術,高電壓、高電導率、高安全性電解液等方面,還存在“卡脖子”技術。

      4、傳統電化學基礎理論面臨新的發展。傳統電化學體系中,表界面反應和傳輸過程相對獨立、簡單耦合,亟需發展新型電化學體系復雜的界面反應、傳輸等過程高度動態耦合理論。

      5、電化學能源服役工況復雜性。傳統研究方法不適用服役工況條件,亟需發展新的表征方法,研究電化學能源體系在復雜工況下的變化規律。

      6、智慧能源互聯網對電池性能提出全新的要求。在智慧能源互聯網中,電化學能源既是動力電池也是儲能電池,在5G網絡中,5G基站對儲能也提出了更高的要求,亟需信息、管理科學等統籌協調,保障能源網絡的綜合利用效率。

      孫院士總結認為,電化學能源創新發展需要多學科交叉、產學研協同,針對材料、界面、傳輸和系統四個關鍵科學問題,需要超越傳統研究方法,通過數據驅動和人工智能的研究范式變革,實現電化學能源新體系的突破。


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