尺方之間,為中國做出更好的綠色電池


【淘寶集運香港倉】2021年是中國共產黨成立100週年,是實施“十四五”規劃、開啓全面建設社會主義現代化國家新徵程的第一年。在全黨開展黨史學習教育之際,黨委宣傳部特別推出“永遠跟黨走、奮進新徵程”專題報道,全面展現學校加強黨的領導黨的建設取得的成績,生動講好北理工人的奮鬥故事,廣泛凝聚學校事業發展的磅礴力量,以優異成績迎接中國共產黨百年華誕。

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桌子上、窗台上、書櫃裏,到處堆滿了書籍和資料,北京理工大學5號樓9層的一間辦公室,處處彰顯着主人的忙碌與付出,而辦公室的主人就是中國工程院院士、北理工材料學院首席教授、求是書院院長吳鋒。這位被同事和學生評價“很低調”的老師,在中國電池領域卻是一位響噹噹的領軍人物,為中國綠色二次電池和新能源材料的發展做出了卓越貢獻。

“國家的需要永遠都是第一位的!”多年來,心懷“國之大者”,矢志科技強國,打破國外封鎖,吳鋒立志做最好的“綠色電池”。他創新突破,領跑新能源行業發展;他愛生如子,培育桃李芬芳。吳鋒作為第一完成人,獲國家技術發明二等獎、國家科技進步二等獎各1項,獲省部級科技獎12項,何梁何利科學與技術進步獎,2021年獲評北京市優秀共產黨員。

突破!為中國擁有自己的“綠色電池”

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要問吳鋒在絢爛繽紛的色彩中最偏愛哪一種顏色,他的回答肯定是綠色,而這一情結的由來,可以追溯到1987年。這一年,作為優秀中青年專家和跨世紀人才,吳鋒被聘為國家“863”計劃首屆功能材料組最年輕的專家。從此,“公正、獻身、創新、求實、協作”的“863”精神便一直激勵和指引他一路前行。

在化學電源領域,鎳氫電池、鋰離子電池因其可反覆充電使用,環保清潔,且性能優越,被稱之為綠色二次電池,是混合動力汽車的主力電源之一。上世紀九十年代初,日本、美國等國家已擁有儲氫合金的多項專利,幾乎覆蓋了元素週期表上所有元素,鎳氫電池也已進入規模化生產,而我國則一無專利、二無材料、三無電池產品。

“如何打破國外在此領域的專利壟斷?”回答這個問題並不簡單,這需要創新突破,更需要久久為功。經過多年的探索,吳鋒帶領團隊從國外專利沒有涉及的鋰元素入手,解決了高温熔鍊工藝中鋰容易揮發的難題,發明了含鋰儲氫合金,取得了我國鎳氫電池開拓國際市場的通行證。此外,吳鋒團隊還開發出高性能金屬泡沫集流體,為電池高容量和電極製造連續化提供了材料支持。

在此基礎上,吳鋒主持創建了我國第一個鎳氫電池中試基地和第一條鎳氫電池連續自動化生產線,自主研發生產出多規格鎳氫電池產品和系列高功率動力電池組,成功應用於多種混合動力汽車。中試基地的成功建設也為我國鋰離子電池的快速發展提供了知識儲備、技術儲備、工程儲備和人才儲備。

“我們提出了直封化成新工藝,結束了我國鹼性二次電池間斷式敞口化成,作坊式製造的歷史。”吳鋒談道。為滿足混合動力汽車的高功率需求,吳鋒還突破了原有的設計侷限,設計出新的電極結構和極耳連接方式,將鎳氫電池的功率密度提高了5倍以上。

“電池容量、功率密度等一些性能指標達到國際領先水平。帶動並促進形成了年產值超過百億元的高技術產業羣,推動了相關行業的技術進步。”行業專家、國家科委等部門負責人對吳鋒的研究成果及中試基地的創建給予了高度肯定。

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鎳氫自動生產線

成功研製出鎳氫電池後,吳鋒又將研究方向聚焦到了前景更為廣闊的鋰離子電池及其關鍵材料上。作為我國鋰離子電池研究最早的倡導者和組織者之一,吳鋒帶領團隊為實現新一代鋰離子電池的高比能要求,在納米尖晶石包覆等關鍵技術方面取得了突破,獲得容量和倍率性能上的雙重改善,得到國際同行專家的高度關注和好評。

自主研發高比容正、負極和高電壓電解質材料,研製出能量密度超過300Wh/kg的高比能鋰離子電池,率先提出電池系統安全閾值邊界的概念,開發出電池安全運行系統……在鋰離子電池研究中,吳鋒提出了一系列創新思路,形成了一系列創新成果。這些“創新技術達到國際領先水平”的創新成果,部分已成功應用於我國綠色電池產業。

“要搞好中國的綠色電池,必須首先在基礎研究方面實現突破,特別是針對二次電池能量密度這一關鍵指標。”基於在新型二次電池及關鍵材料研發與產業化方面多年的積累,吳鋒在國際上率先提出採用多電子反應體系來實現電池能量密度跨越式提升的創新思路,進而又提出輕元素、多電子、多離子反應理論,拓展了電池材料研究的視野,發展了一系列具有多電子反應特徵的電極新材料。不僅如此,吳鋒團隊還製備出了可以實現多電子反應的高比容硫基複合正極材料和能量密度超過600Wh/kg的高比能鋰硫二次電池,並首次證實了3價鋁金屬氧化物中的可逆嵌脱機制,構建出新型3電子鋁二次電池體系,為引領新型高比能電池體系提供了理論依據與技術支持。

“在吳老師的帶領下,我們團隊在二次電池基礎研究上的突破,直接影響了國際二次電池研究領域未來的研究方向。”團隊骨幹教師陳人傑教授説。

心懷“國之大者”,服務國家重大戰略

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“綠色和能源,伴隨着生命,在那靜靜的綠色裏,孕育着生命的潛能!……當你把一支支綠色電池,呈現給日新月異的祖國,是否已為她傾注了全部的身心?!……”

這首題為《綠色·能源·生命》的詩,出自於吳鋒之手,這是一名科學家鍾情事業、報效祖國的真實寫照。作為一名電池專家,他不僅力爭把學問做好,更以博大胸懷,身先士卒推動着中國綠色電池行業的發展。

“科學家應該胸懷天下。”1993年2月,已經是一名有所建樹的中青年學者的吳鋒,參加了由時任國務院總理李鵬主持召開的政府工作報告徵求意見座談會,作為主要發言人之一,他關於“增強全民族的科技意識”的建議就被寫入了政府工作報告。

2002年,吳鋒被國家科技部選聘為國家重點基礎研究(973)計劃“綠色二次電池新體系相關基礎研究”項目的首席科學家,開始搭建中國在這一領域基礎研究的框架。此後,吳鋒不斷瞄準世界前沿,把握綠色電池技術的發展方向,每一期973計劃項目均在結題驗收中被評為優秀。他作為首席科學家連續主持了三期973計劃項目。

“國家的需要永遠都是第一位的!”從創新科技成果到推動產業發展,吳鋒是這樣説的,也是這麼做的。從一名青年教師成長為我國綠色能源和電池領域的領軍人物,回首40年從教生涯,北理工服務國家重大戰略的使命感,深深烙印在吳鋒身上。

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吳鋒(前排左三)團隊在國家高技術新型儲能材料工程開發中心

二十世紀九十年代初,吳鋒受命前往廣東省中山市,創建的國家高技術新型儲能材料工程開發中心(鎳氫電池中試基地)。為了完成國家使命,吳鋒將妻子和年幼的孩子留在北京,自己毅然踏上了南下的征程。此去兩千裏,這一干,就是十年。十年間,他來回奔波於京粵兩地,殫精竭慮,日夜操勞,令人矚目的成績背後卻是一身的病痛。而支撐着吳鋒克服困難的,正是他“服務國家需求”的不變信念和作為一名共產黨員矢志奮鬥的執着追求。

作為我國綠色能源和二次電池研究及產業發展的業內領軍人物之一,吳鋒多次為國家重大研究規劃建言獻策,並受到表彰。2015年他被授予“中國電池行業特殊貢獻專家”,2016年獲國際車用鋰電池協會(IALB)首次頒發的終身成就獎,他還曾被特邀參與了對韓國三星公司手機爆炸事故的調查論證,維護了中國消費者的權益。

“尊敬的吳教授,我非常榮幸地通知您,馬薩諸塞大學理事會一致投票通過,頒授您榮譽科學博士學位。……我們尊崇您在高科技研究,特別是綠色新能源技術和温室氣體減排方面做出的傑出貢獻,並且非常歡迎您和我校在中美電動車方面開展合作。您的傑出成就一直給予我們大家啓示和啓發。”2014年3月,吳鋒接到了美國馬薩諸塞大學波士頓分校大學校長的來信,高度肯定了他為綠色電池行業所做出的成就和貢獻。該校榮譽博士學位之前只授予如美國時任總統奧巴馬、諾貝爾物理獎獲得者利昂·萊德曼等各界精英,吳鋒成為獲得該校此項榮譽的首位中國學者。

“綠色能源是我的興趣,是我一直以來研究的方向,而且會一直持續下去!”談及未來,吳鋒初心不改。

“最大的心願是培養後來居上者”

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“1982年,吳鋒碩士畢業後來北京理工大學工作,由於科研成果突出,兩年後,他剛滿33歲就被任命為化學工程系主管科研工作的副主任。”這是1990年12月12日《光明日報》頭版文章《打破論資排輩,彌合人才斷層,北京理工大學優化成才環境,已有31名中青年教師晉升為教授、副教授》中關於吳鋒的報道。1986年,吳鋒被學校破格提升為副教授,30年後的2016年,他又成為北京理工大學人事制度改革後,在新體制下首批選聘的兩位“傑出教授”之一。

“在北理工,我收穫了事業發展和個人成長,而這與學校的培育和前輩的幫助是密不可分的。”談及在學校的成長髮展,吳鋒感受頗深。教書育人,嚴謹治學,是他一生的追求。從教40年來,吳鋒曾多次謝絕擔任領導職務,始終如一地堅守一線,為的就是能夠有更多的時間和精力投入到教學科研中,投入到培養學生和青年教師中。

“吳老師有着厚實的知識基礎和豐富的研究經驗,他特別注意對年輕人創新思維的啓發和培養,當大家產生困惑或有疑問的時候,就會習慣性地點撥指導。”談到吳鋒對青年人的培養,團隊青年教師陳人傑敬佩不已。即使工作堆積如山,但在指導學生和培養青年教師方面,吳鋒從來不吝惜時間。對每一位年輕人,他都傾注大量心血,帶領他們踏實走好學術研究的每一步。

吳鋒曾講授《物理化學》《催化與吸附材料》和《綠色能源材料導論》等多門課程,在教學過程中,他經常採用啓發式教學,將如何做人與做學問貫穿其中。“吳老師的課程不僅信息量大、知識更新快,而且他講起課來,總是旁徵博引,生動活潑。”吳鋒的課程深受同學們的喜愛。

感人心者,莫先乎情。 在學生們心中,吳鋒不僅僅是一個“學術上的智多星”,更是一個“生活中的慈父”。“經常有學生問我‘老師,您為什麼對我們這麼好?’我就會特別自然地回答,因為我的老師就是這麼對我的呀。”談起對學生的關心,吳鋒的學生、團隊青年教師李麗不無感慨地説。

李麗和同為吳鋒的學生、團隊青年教師蘇嶽鋒至今還記得2003年“非典”期間,吳鋒專門購買了藥品、保健品和營養品去看望他們這羣被隔離觀察的學生,以減輕大家的思想壓力。多年來,無論是在日常生活中還是科研工作上,吳鋒也總是能為身邊的青年人提供人生關鍵時刻最有力而暖心的支持。

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吳鋒(後排左六)與學生們在一起

“師者,傳道授業解惑也。我最大的心願,就是學生們能夠超越我。”這是吳鋒最常掛在嘴邊的一句話,他用行動詮釋了自己的心願,不遺餘力地培養了一代又一代的學生。多年來,吳鋒培養了80多名博士和70多名碩士。在他的影響和指導下,學生和團隊的青年教師們都紛紛成長為中國二次電池與新能源材料領域的骨幹力量和領軍人才。而深受師生愛戴和尊敬的吳鋒,也相繼被評為北京理工大學師德標兵,省部級優秀教師、學術技術帶頭人。

韶華似水,彈指間,青絲變白髮,中國的綠色二次電池事業從無到有,從小到強,從突破封鎖,到引領前沿,贏得了與日本、韓國在鋰離子電池產業的三分天下,在鎳氫電池國際市場佔據半壁江山的局面;一批批中國電池人成長起來,蓬勃發展的中國綠色能源產業,將成為國家強盛、民族復興的堅強基礎,這其中也浸透了吳鋒的默默奉獻。


附人物簡介:

吳鋒,1951年出生於北京,現任北京理工大學學術委員會副主任,求是書院院長,材料學院學科首席教授、博士生導師,兼任教育部科技委委員、中國兵器工業集團科技委委員、中國電池工業協會副理事長、中國化學與物理電源行業協會副理事長、教育部(2011計劃)“北京電動車輛協同創新中心”清潔能源與動力領域主任兼首席科學家,國家工信部新能源汽車准入專家委員會委員,《Energy Material Advances》刊物主編等職。從2002年至2019年,連續三期被國家科技部聘任為國家重點基礎研究(973)計劃新型二次電池項目首席科學家。

發表SCI論文600餘篇,獲國家發明專利授權100餘項,國際電池材料學會(IBA)科研成就獎、國際車用鋰電池協會(IALB)首次頒發的傑出基礎與應用研究獎、國際電化學學會電池技術成就獎,這也是該學會設獎20多年來首次頒發給中國學者。當選為國際歐亞科學院院士和亞太材料科學院院士。擔任教育部(2011計劃)“北京電動車輛協同創新中心”清潔能源與動力領域主任兼首席科學家,工業和信息化部新能源汽車准入專家委員會委員。


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