中國儲能網(wǎng)訊：——專訪中科院電工所儲能技術(shù)研究組組長陳永翀
陳永翀教授
“又如江流然，始濫觴于昆侖，出梁益，下荊揚，洋洋浩浩，趨而歸海，而興云致雨，則又反宗。始以易簡，伏變化之機，命之曰儲能。后漸繁殊，極變化之致，命之曰效實。儲能也，效實也，合而言之天演也?！痹?月23-24日舉辦的第四屆北京國際儲能大會上，中科院電工所儲能技術(shù)研究組組長陳永翀以嚴(yán)復(fù)先生對儲能的闡述，開啟了他精彩紛呈的演講，帶領(lǐng)我們走進鋰離子液流電池的探索之旅。
鋰離子液流電池引爆新革命
在接受中國儲能網(wǎng)的專訪中，陳永翀一直倡導(dǎo)：“科學(xué)離生活并不遙遠(yuǎn)?！倍救思捌漕I(lǐng)導(dǎo)的團隊正是秉承“科學(xué)源于生活，用于生活”的理念，在國家863項目計劃以及北京好風(fēng)光儲能技術(shù)有限公司的投資支持下，完成了鋰離子液流電池概念的提出和技術(shù)原理的驗證。目前已申請國家專利15項，其中已授權(quán)6項。最重要的是，陳永翀及其團隊發(fā)明的一種基于電池集流內(nèi)阻解耦思路的創(chuàng)新設(shè)計當(dāng)屬世界首創(chuàng)！
目前，鋰離子電池因為其高能量密度作為電動汽車動力電池而受熱捧，但自身也有不可回避的缺點，一個是安全問題，另一個是成本問題；而液流電池有一個好處就是可以把能量和功率分開，應(yīng)用于大規(guī)模儲能時成本較低，安全性較高。為解決鋰離子電池的實際問題，陳永翀?zhí)岢隽虽囯x子液流電池的概念，即結(jié)合兩種電池的優(yōu)點，讓鋰離子電池固定的兩極流動起來。
從概念的提出到技術(shù)原理的驗證，這中間有著不為人知的艱辛和困苦，正如魯迅先生所稱贊的那樣，“第一個吃螃蟹的人是令人佩服的，如果不是勇士誰敢吃它呢？”陳永翀及其團隊就是這樣的一群勇士?？蒲械牡缆飞蠜]有捷徑，提出概念，推導(dǎo)公式，理論驗證，技術(shù)驗證，如果不成立，就再來一遍，這樣推翻，驗證，再推翻，再驗證，他們在這陌生新興的領(lǐng)域，不厭其煩，踏實而堅定地邁出每一步！他們不怕困難，就像陳永翀講述的那樣，這是研究者最基本的素質(zhì)。歷時3年多，陳永翀及其團隊對鋰離子液流電池的研究已經(jīng)獲得重大突破。
在5月24日召開的北京國際儲能大會上，陳永翀首次公開介紹鋰離子液流電池的研究進展及突破。他指出，鋰離子液流電池有以下特點：第一，它的電極懸浮液粘度大，對于電池反應(yīng)器的設(shè)計有特殊要求；第二，電化學(xué)反應(yīng)在流體內(nèi)部發(fā)生，不是在固定的電極表面，因此電極懸浮液可以間歇或連續(xù)流動；第三，提供了發(fā)揮嵌鋰材料優(yōu)勢的一個獨特方式：只要材料晶格不坍塌，顆粒體積的反復(fù)膨脹與收縮導(dǎo)致材料粉化并不影響材料的循環(huán)性能；第四，目前電池的能量密度介于全釩液流電池和鋰離子電池之間,未來還有很大的提升空間；第五，電池可維護，可回收；第六，與大規(guī)模鋰電池組相比，安全性大大提高。
鋰離子液流電池綜合了鋰離子電池和液流電池的特點，規(guī)避了雙方的不足，非常適合未來分布式能源能量站的建設(shè)要求！可以想象，當(dāng)鋰離子液流電池從實驗室走向量化工廠的那一刻，一定會在儲能領(lǐng)域掀起巨大浪潮，引爆新革命的到來！
儲能技術(shù)：成本比性能更重要
鋰離子液流電池雖然集合了兩家之長，但是自身也有一個缺點，就是電極懸浮液的粘度很大，由此會在提高流動性和降低電池內(nèi)阻之間產(chǎn)生矛盾。為解決這一問題，陳永翀及其團隊創(chuàng)新提出了集流內(nèi)阻解耦的思路，并在此基礎(chǔ)上做出了新的電池結(jié)構(gòu)設(shè)計，試驗效果良好。新型電池結(jié)構(gòu)需要用到多孔狀的集流體材料。據(jù)陳永翀介紹，為找到適合的材料，他們經(jīng)過了反復(fù)試驗，做了大量工作，甚至開發(fā)了絲襪材料（主要材質(zhì)是尼龍）用于多孔集流體的基材，所以鋰離子液流電池還有一個通俗的名稱叫“絲襪電池”。
就性能來說，絲襪可能不是最好的，但是陳永翀強調(diào)，“新型儲能技術(shù)能否實現(xiàn)規(guī)模應(yīng)用，成本是關(guān)鍵?！标愑懒堈J(rèn)為目前大家混淆了科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)的概念，事實上，科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)是兩回事?？茖W(xué)研究是為了探索未知世界，驗證科學(xué)設(shè)想，這個過程可以不計較成本，但是技術(shù)開發(fā)是為了讓設(shè)想落地，走向生產(chǎn)。技術(shù)開發(fā)的最終目的是要解決實際問題，為了讓技術(shù)市場化，就必須在研發(fā)的過程中考慮成本問題。當(dāng)然，陳永翀表示，未來還將繼續(xù)尋找性價比更好的材料來代替絲襪材料。
知識產(chǎn)權(quán)保護亟待升級
據(jù)陳永翀介紹，鋰離子液流電池概念的提出對其他技術(shù)也有一定啟發(fā)作用。像今年《納米快報》中的一篇論文就提到，在多硫化物和全釩液流電池的研究中，也可以采用鋰離子液流電池這樣半固態(tài)的概念，來增加它的反應(yīng)面積。當(dāng)然，這項技術(shù)，陳永翀團隊早已申請了專利。
當(dāng)問及關(guān)于知識產(chǎn)權(quán)問題時，陳永翀頗有感觸：“身為科研人員，知識產(chǎn)權(quán)的保護對于我們來說也是非常重要的，機制不健全會對新興技術(shù)的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新轉(zhuǎn)型發(fā)展帶來障礙。”目前，國內(nèi)多數(shù)風(fēng)險投資和產(chǎn)業(yè)資本并不愿真正投資在新興技術(shù)的早期開發(fā)階段，只愿在產(chǎn)業(yè)化階段觀望，風(fēng)險投資變成了“無風(fēng)險才投資”，因此絕大多數(shù)的前沿技術(shù)研究只能依靠國家有限的科研基金的支持，各類指標(biāo)的考核更偏重于性能指標(biāo)和論文發(fā)表。陳永翀認(rèn)為，這導(dǎo)致了兩個嚴(yán)重問題：一方面，由于缺少市場資本的介入，技術(shù)開發(fā)的方向容易偏離市場導(dǎo)向，不接地氣，成為“陽春白雪”，最終很難實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化；另一方面，由于科研基金有限，一些技術(shù)開發(fā)工作難以迅速開展，這無形中也拖慢了技術(shù)市場化的進程，甚至錯失市場化的機遇。更為常見的是，一旦某個方向出現(xiàn)了科研成果或臨近產(chǎn)業(yè)化階段，大家就一擁而上，造成重復(fù)研究及過量投資，甚至在技術(shù)不成熟的時候拔苗助長，“催生”一個畸形發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，患上“國家補貼依賴癥”，最后導(dǎo)致產(chǎn)能過剩，社會資本大量浪費。
陳永翀認(rèn)為新興技術(shù)研究和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)要健康發(fā)展，除了技術(shù)研發(fā)本身和政府資金政策的支持外，風(fēng)險投資和資本市場都缺一不可。從技術(shù)開發(fā)到技術(shù)市場化有一個過程，有可能面臨失敗和各種風(fēng)險。因此，建立有效的知識產(chǎn)權(quán)保護交易機制和科研信用平臺，完善國內(nèi)風(fēng)險投資的法律法規(guī)，具有重要意義，有利于在新興技術(shù)開發(fā)的中早期積極引入風(fēng)險資本的投資。這樣不僅增加了社會資本的投資渠道，減輕政府財政支出的負(fù)擔(dān)，而且也使得科研人員在技術(shù)開發(fā)的同時兼具市場意識，使得技術(shù)開發(fā)工作更富創(chuàng)新性和競爭力，可以加速技術(shù)研發(fā)的市場化進程和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。
儲能技術(shù)需要百花齊放
每一項技術(shù)都有很多分支，在眾多方法中選擇一個更利于市場化的儲能技術(shù)是科研人員應(yīng)該考慮的問題。陳永翀表示，不同的場合，不同的功率容量，以及不同的商業(yè)模式，對儲能的要求也是不同的，不是一項儲能技術(shù)就可以把所有問題都解決了。
陳永翀認(rèn)為，技術(shù)研究需要客觀和包容的心態(tài)，作為科研人員，不能僅關(guān)注自己的研究而排斥其他方向，“我們要駕馭技術(shù)而不是被技術(shù)奴役”。儲能技術(shù)的研究需要百家爭鳴，百花齊放，鋰離子液流電池就是其中一項領(lǐng)先技術(shù)。為加快鋰離子液流電池走向市場化的步伐，圍繞著“降低成本，提高壽命”的目標(biāo)，陳永翀和他的團隊又繼續(xù)投入到研究中來，在后續(xù)的關(guān)鍵材料制備，百瓦級電池反應(yīng)器設(shè)計制作，千瓦級電池系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)，兆瓦級示范應(yīng)用以及規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的道路上，他們將邁出堅實的步伐，在儲能技術(shù)領(lǐng)域開出鋰離子液流電池最美的花！
