创新驱动 加快迈向汽车强国(讲述·弘扬科学家精神(特别策划))
图①:周华民(左一)和团队成员在做实验。
周建元摄
图②:赵祥模(左二)在和团队成员进行技术讨论。
张 强摄
图③:比亚迪汽车总工程师廉玉波在介绍车辆性能。
周江山摄
图④:吴凯在研究动力电池技术细节。
宁德时代供图
图⑤:湖北武汉经济技术开发区的新能源汽车智能工厂,工作人员在生产作业。
新华社记者 肖艺九摄
数据来源:工业和信息化部、中国汽车工业协会、中国汽车动力电池产业创新联盟
习近平总书记强调,科技兴则民族兴,科技强则国家强。近年来,我国深入推动实施创新驱动发展战略,加快建设创新型国家,科技体制改革不断深化,科技自立自强持续提升。
近日,新能源汽车领域的多个科技创新项目荣获2023年度国家科技进步奖,这些项目聚焦关键技术,服务发展需求,发挥了创新引领作用,为我国新能源汽车产业高质量发展作出了科技贡献。本报记者走近4个获奖项目科研团队,了解他们挺立科技前沿、服务实体经济的故事。
——编 者
2023年度国家科技进步奖二等奖——
大容量锂离子电池精准制造核心技术与装备项目
华中科技大学周华民教授团队——
助力我国锂电装备和科技保持优势
本报记者 范昊天
启动控制器,浆料泵把锂离子负极材料源源不断注入模具,并从模具内部的流道挤出,均匀地涂布在铜箔上……走进位于湖北武汉的华中科技大学材料科学与工程学院的实验室,教授周华民和张云带着几名学生正在操作涂布机实验平台。
涂布是制造大容量锂离子电池电芯的关键环节。“就是将预先制备好的电极浆料涂敷在铜箔或铝箔等基材上,获得电池正极、负极的极片。”周华民介绍,为了让浆料形成稳定均匀的涂层,要求模具不同宽度方向上的浆料挤出速度保持一致,这就对模具的设计制造技术提出了很高的要求。
此前,我国的锂电装备主要依赖进口,特别是关键核心装备。“价格昂贵不说,定制周期也很长。”周华民说,2012年前后,他到深圳走访了几家研发生产锂电装备的企业,了解到市场对于国产装备和技术的迫切需求,决心投身这方面的研究。
当时,锂电装备在国内还属于新兴事物,有团队成员提出了疑虑:“我们主要是研究高分子材料加工的,不懂电池呀。”但周华民很有信心:“高分子材料加工与锂电池涂布具有流变成形的共性,这是我们的技术优势。”
就这样,周华民带领团队,从最基本的锂电材料、制造工艺、装备特性等方面开始学起,在大量文献研究和行业调研的基础上,确立大尺寸电池宽幅制造的主攻方向,用了三四年的时间,自主搭建了原型装备和研发平台。此外,他还带着团队成员深入企业生产一线,和技术人员一道,发现实际工程问题背后的科学和技术难题。
“团队成员派驻企业,双方协同攻关,是我们实现技术突破的关键。”张云说,比如针对超薄铜箔基材在运行中容易发生抖动剐蹭,导致浆料涂布不均匀甚至刮花的问题,博士生黄天仑等3名团队成员被派到生产一线,3年间每年2/3的时间待在深圳,通过干燥箱体、风孔的结构优化,成功解决了这一技术难题。
经过10余年联合攻关,团队创立了大容量电池的异构电芯设计方法,突破了涂布—辊压—卷叠的宽幅高速制造工艺,攻克了液—固长程制造的智能联动精确调控技术,研发出具有完全自主知识产权的涂布模具,浆料挤出宽度可以做到1.6米以上,速度、精度均达到国际领先水平。