尺方之间,为中国做出更好的绿色电池


【编者按】2021年是中国共产党成立100周年,是实施“十四五”规划、开启全面建设社会主义现代化国家新征程的第一年。在全党开展党史学习教育之际,党委宣传部特别推出“永远跟党走、奋进新征程”专题报道,全面展现学校加强党的领导党的建设取得的成绩,生动讲好乐动体育赛事评论e工人的奋斗故事,广泛凝聚学校事业发展的磅礴力量,以优异成绩迎接中国共产党百年华诞。

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桌子上、窗台上、书柜里,到处堆满了书籍和资料,乐动体育赛事评论j5号楼9层的一间办公室,处处彰显着主人的忙碌与付出,而办公室的主人就是中国工程院院士、乐动体育赛事评论e工材料学院首席教授、求是书院院长吴锋。这位被同事和学生评价“很低调”的老师,在中国电池领域却是一位响当当的领军人物,为中国绿色二次电池和新能源材料的发展做出了卓越贡献。

“国家的需要永远都是第一位的!”多年来,心怀“国之大者”,矢志科技强国,打破国外封锁,吴锋立志做最好的“绿色电池”。他创新突破,领跑新能源行业发展;他爱生如子,培育桃李芬芳。吴锋作为第一完成人,获国家技术发明二等奖、国家科技进步二等奖各1项,获省部级科技奖12项,何梁何利科学与技术进步奖,2021年获评北京市优秀共产党员。

突破!为中国拥有自己的“绿色电池”

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要问吴锋在绚烂缤纷的色彩中最偏爱哪一种颜色,他的回答肯定是绿色,而这一情结的由来,可以追溯到1987年。这一年,作为优秀中青年专家和跨世纪人才,吴锋被聘为国家“863”计划首届功能材料组最年轻的专家。从此,“公正、献身、创新、求实、协作”的“863”精神便一直激励和指引他一路前行。

在化学电源领域,镍氢电池、锂离子电池因其可反复充电使用,环保清洁,且性能优越,被称之为绿色二次电池,是混合动力汽车的主力电源之一。上世纪九十年代初,日本、美国等国家已拥有储氢合金的多项专利,几乎覆盖了元素周期表上所有元素,镍氢电池也已进入规模化生产,而我国则一无专利、二无材料、三无电池产品。

“如何打破国外在此领域的专利垄断?”回答这个问题并不简单,这需要创新突破,更需要久久为功。经过多年的探索,吴锋带领团队从国外专利没有涉及的锂元素入手,解决了高温熔炼工艺中锂容易挥发的难题,发明了含锂储氢合金,取得了我国镍氢电池开拓国际市场的通行证。此外,吴锋团队还开发出高性能金属泡沫集流体,为电池高容量和电极制造连续化提供了材料支持。

在此基础上,吴锋主持创建了我国第一个镍氢电池中试基地和第一条镍氢电池连续自动化生产线,自主研发生产出多规格镍氢电池产品和系列高功率动力电池组,成功应用于多种混合动力汽车。中试基地的成功建设也为我国锂离子电池的快速发展提供了知识储备、技术储备、工程储备和人才储备。

“我们提出了直封化成新工艺,结束了我国碱性二次电池间断式敞口化成,作坊式制造的历史。”吴锋谈道。为满足混合动力汽车的高功率需求,吴锋还突破了原有的设计局限,设计出新的电极结构和极耳连接方式,将镍氢电池的功率密度提高了5倍以上。

“电池容量、功率密度等一些性能指标达到国际领先水平。带动并促进形成了年产值超过百亿元的高技术产业群,推动了相关行业的技术进步。”行业专家、国家科委等部门负责人对吴锋的研究成果及中试基地的创建给予了高度肯定。

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镍氢自动生产线

成功研制出镍氢电池后,吴锋又将研究方向聚焦到了前景更为广阔的锂离子电池及其关键材料上。作为我国锂离子电池研究最早的倡导者和组织者之一,吴锋带领团队为实现新一代锂离子电池的高比能要求,在纳米尖晶石包覆等关键技术方面取得了突破,获得容量和倍率性能上的双重改善,得到国际同行专家的高度关注和好评。

自主研发高比容正、负极和高电压电解质材料,研制出能量密度超过300Wh/kg的高比能锂离子电池,率先提出电池系统安全阈值边界的概念,开发出电池安全运行系统……在锂离子电池研究中,吴锋提出了一系列创新思路,形成了一系列创新成果。这些“创新技术达到国际领先水平”的创新成果,部分已成功应用于我国绿色电池产业。

“要搞好中国的绿色电池,必须首先在基础研究方面实现突破,特别是针对二次电池能量密度这一关键指标。”基于在新型二次电池及关键材料研发与产业化方面多年的积累,吴锋在国际上率先提出采用多电子反应体系来实现电池能量密度跨越式提升的创新思路,进而又提出轻元素、多电子、多离子反应理论,拓展了电池材料研究的视野,发展了一系列具有多电子反应特征的电极新材料。不仅如此,吴锋团队还制备出了可以实现多电子反应的高比容硫基复合正极材料和能量密度超过600Wh/kg的高比能锂硫二次电池,并首次证实了3价铝金属氧化物中的可逆嵌脱机制,构建出新型3电子铝二次电池体系,为引领新型高比能电池体系提供了理论依据与技术支持。

“在吴老师的带领下,我们团队在二次电池基础研究上的突破,直接影响了国际二次电池研究领域未来的研究方向。”团队骨干教师陈人杰教授说。

心怀“国之大者”,服务国家重大战略

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“绿色和能源,伴随着生命,在那静静的绿色里,孕育着生命的潜能!……当你把一支支绿色电池,呈现给日新月异的祖国,是否已为她倾注了全部的身心?!……”

这首题为《绿色·能源·生命》的诗,出自于吴锋之手,这是一名科学家钟情事业、报效祖国的真实写照。作为一名电池专家,他不仅力争把学问做好,更以博大胸怀,身先士卒推动着中国绿色电池行业的发展。

“科学家应该胸怀天下。”1993年2月,已经是一名有所建树的中青年学者的吴锋,参加了由时任国务院总理李鹏主持召开的政府工作报告征求意见座谈会,作为主要发言人之一,他关于“增强全民族的科技意识”的建议就被写入了政府工作报告。

2002年,吴锋被国家科技部选聘为国家重点基础研究(973)计划“绿色二次电池新体系相关基础研究”项目的首席科学家,开始搭建中国在这一领域基础研究的框架。此后,吴锋不断瞄准世界前沿,把握绿色电池技术的发展方向,每一期973计划项目均在结题验收中被评为优秀。他作为首席科学家连续主持了三期973计划项目。

“国家的需要永远都是第一位的!”从创新科技成果到推动产业发展,吴锋是这样说的,也是这么做的。从一名青年教师成长为我国绿色能源和电池领域的领军人物,回首40年从教生涯,乐动体育赛事评论e工服务国家重大战略的使命感,深深烙印在吴锋身上。

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吴锋(前排左三)团队在国家高技术新型储能材料工程开发中心

二十世纪九十年代初,吴锋受命前往广东省中山市,创建的国家高技术新型储能材料工程开发中心(镍氢电池中试基地)。为了完成国家使命,吴锋将妻子和年幼的孩子留在北京,自己毅然踏上了南下的征程。此去两千里,这一干,就是十年。十年间,他来回奔波于京粤两地,殚精竭虑,日夜操劳,令人瞩目的成绩背后却是一身的病痛。而支撑着吴锋克服困难的,正是他“服务国家需求”的不变信念和作为一名共产党员矢志奋斗的执着追求。

作为我国绿色能源和二次电池研究及产业发展的业内领军人物之一,吴锋多次为国家重大研究规划建言献策,并受到表彰。2015年他被授予“中国电池行业特殊贡献专家”,2016年获国际车用锂电池协会(IALB)首次颁发的终身成就奖,他还曾被特邀参与了对韩国三星公司手机爆炸事故的调查论证,维护了中国消费者的权益。

“尊敬的吴教授,我非常荣幸地通知您,马萨诸塞大学理事会一致投票通过,颁授您荣誉科学博士学位。……我们尊崇您在高科技研究,特别是绿色新能源技术和温室气体减排方面做出的杰出贡献,并且非常欢迎您和我校在中美电动车方面开展合作。您的杰出成就一直给予我们大家启示和启发。”2014年3月,吴锋接到了美国马萨诸塞大学波士顿分校大学校长的来信,高度肯定了他为绿色电池行业所做出的成就和贡献。该校荣誉博士学位之前只授予如美国时任总统奥巴马、诺贝尔物理奖获得者利昂·莱德曼等各界精英,吴锋成为获得该校此项荣誉的首位中国学者。

“绿色能源是我的兴趣,是我一直以来研究的方向,而且会一直持续下去!”谈及未来,吴锋初心不改。

“最大的心愿是培养后来居上者”

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“1982年,吴锋硕士毕业后来乐动体育赛事评论j工作,由于科研成果突出,两年后,他刚满33岁就被任命为化学工程系主管科研工作的副主任。”这是1990年12月12日《光明日报》头版文章《打破论资排辈,弥合人才断层,乐动体育赛事评论j优化成才环境,已有31名中青年教师晋升为教授、副教授》中关于吴锋的报道。1986年,吴锋被学校破格提升为副教授,30年后的2016年,他又成为乐动体育赛事评论j人事制度改革后,在新体制下首批选聘的两位“杰出教授”之一。

“在乐动体育赛事评论e工,我收获了事业发展和个人成长,而这与学校的培育和前辈的帮助是密不可分的。”谈及在学校的成长发展,吴锋感受颇深。教书育人,严谨治学,是他一生的追求。从教40年来,吴锋曾多次谢绝担任领导职务,始终如一地坚守一线,为的就是能够有更多的时间和精力投入到教学科研中,投入到培养学生和青年教师中。

“吴老师有着厚实的知识基础和丰富的研究经验,他特别注意对年轻人创新思维的启发和培养,当大家产生困惑或有疑问的时候,就会习惯性地点拨指导。”谈到吴锋对青年人的培养,团队青年教师陈人杰敬佩不已。即使工作堆积如山,但在指导学生和培养青年教师方面,吴锋从来不吝惜时间。对每一位年轻人,他都倾注大量心血,带领他们踏实走好学术研究的每一步。

吴锋曾讲授《物理化学》《催化与吸附材料》和《绿色能源材料导论》等多门课程,在教学过程中,他经常采用启发式教学,将如何做人与做学问贯穿其中。“吴老师的课程不仅信息量大、知识更新快,而且他讲起课来,总是旁征博引,生动活泼。”吴锋的课程深受同学们的喜爱。

感人心者,莫先乎情。 在学生们心中,吴锋不仅仅是一个“学术上的智多星”,更是一个“生活中的慈父”。“经常有学生问我‘老师,您为什么对我们这么好?’我就会特别自然地回答,因为我的老师就是这么对我的呀。”谈起对学生的关心,吴锋的学生、团队青年教师李丽不无感慨地说。

李丽和同为吴锋的学生、团队青年教师苏岳锋至今还记得2003年“非典”期间,吴锋专门购买了药品、保健品和营养品去看望他们这群被隔离观察的学生,以减轻大家的思想压力。多年来,无论是在日常生活中还是科研工作上,吴锋也总是能为身边的青年人提供人生关键时刻最有力而暖心的支持。

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吴锋(后排左六)与学生们在一起

“师者,传道授业解惑也。我最大的心愿,就是学生们能够超越我。”这是吴锋最常挂在嘴边的一句话,他用行动诠释了自己的心愿,不遗余力地培养了一代又一代的学生。多年来,吴锋培养了80多名博士和70多名硕士。在他的影响和指导下,学生和团队的青年教师们都纷纷成长为中国二次电池与新能源材料领域的骨干力量和领军人才。而深受师生爱戴和尊敬的吴锋,也相继被评为乐动体育赛事评论j师德标兵,省部级优秀教师、学术技术带头人。

韶华似水,弹指间,青丝变白发,中国的绿色二次电池事业从无到有,从小到强,从突破封锁,到引领前沿,赢得了与日本、韩国在锂离子电池产业的三分天下,在镍氢电池国际市场占据半壁江山的局面;一批批中国电池人成长起来,蓬勃发展的中国绿色能源产业,将成为国家强盛、民族复兴的坚强基础,这其中也浸透了吴锋的默默奉献。


附人物简介:

吴锋,1951年出生于北京,现任乐动体育赛事评论j学术委员会副主任,求是书院院长,材料学院学科首席教授、博士生导师,兼任教育部科技委委员、中国兵器工业集团科技委委员、中国电池工业协会副理事长、中国化学与物理电源行业协会副理事长、教育部(2011计划)“北京电动车辆协同创新中心”清洁能源与动力领域主任兼首席科学家,国家工信部新能源汽车准入专家委员会委员,《Energy Material Advances》刊物主编等职。从2002年至2019年,连续三期被国家科技部聘任为国家重点基础研究(973)计划新型二次电池项目首席科学家。

发表SCI论文600余篇,获国家发明专利授权100余项,国际电池材料学会(IBA)科研成就奖、国际车用锂电池协会(IALB)首次颁发的杰出基础与应用研究奖、国际电化学学会电池技术成就奖,这也是该学会设奖20多年来首次颁发给中国学者。当选为国际欧亚科学院院士和亚太材料科学院院士。担任教育部(2011计划)“北京电动车辆协同创新中心”清洁能源与动力领域主任兼首席科学家,工业和信息化部新能源汽车准入专家委员会委员。


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