鋰電池制作實(shí)驗(yàn)室

儲(chǔ)能是推動(dòng)能源更替的關(guān)鍵技術(shù)，緊緊牽動(dòng)著新能源的發(fā)展。在我國(guó)，儲(chǔ)能技術(shù)雖然進(jìn)步迅速，應(yīng)用情況卻并不理想。去年第三季度，我國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目新增裝機(jī)規(guī)模僅為78.2兆瓦，同比下滑59.6%。不過(guò)，陷入低谷的儲(chǔ)能如今又迎來(lái)新一輪發(fā)展機(jī)遇。

日前，教育部、國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)《儲(chǔ)能技術(shù)專業(yè)學(xué)科發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(2020—2024年)》(簡(jiǎn)稱《儲(chǔ)能計(jì)劃》)的通知，在加快培養(yǎng)能源領(lǐng)域“高精尖缺”人才、加快能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)發(fā)展與技術(shù)提升、增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)和自主創(chuàng)新能力，以及以產(chǎn)教融合推動(dòng)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展等方面作出重要部署，并提出明確要求。

接下來(lái)，儲(chǔ)能學(xué)科建設(shè)將迎來(lái)怎樣的調(diào)整優(yōu)化?高校、科研院所就儲(chǔ)能人才培養(yǎng)該如何布局?儲(chǔ)能產(chǎn)學(xué)研結(jié)合又將走向何方?多位專家向《中國(guó)科學(xué)報(bào)》提出了自己的想法和建議。

自主創(chuàng)新能力亟待加強(qiáng)

“雖然我國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)步迅速，但原始性、顛覆性的儲(chǔ)能技術(shù)研究還有待加強(qiáng)。”清華大學(xué)化工系長(zhǎng)聘教授張強(qiáng)對(duì)記者坦言。

張強(qiáng)指出，我國(guó)擁有巨大的儲(chǔ)能市場(chǎng)、完備的制造鏈條、優(yōu)秀的研發(fā)機(jī)構(gòu)和制造企業(yè)，在儲(chǔ)能核心的原材料、單體電芯制造領(lǐng)域都取得一定的突破。例如，我國(guó)鋰離子電池等儲(chǔ)能產(chǎn)品就具有很好的市場(chǎng)占有率。

但他同時(shí)強(qiáng)調(diào)，我國(guó)還需要進(jìn)一步在先進(jìn)儲(chǔ)能的原始能源化學(xué)與能源物理創(chuàng)新、先進(jìn)儲(chǔ)能材料制造技術(shù)、智能制造技術(shù)、系統(tǒng)管理與控制技術(shù)、精準(zhǔn)測(cè)試與失效分析等方面加強(qiáng)攻關(guān)，并進(jìn)行長(zhǎng)期的積累。

南京工業(yè)大學(xué)先進(jìn)材料研究院教授朱紀(jì)欣也對(duì)記者表示，我國(guó)雖然在儲(chǔ)能關(guān)鍵核心技術(shù)，如大型儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車(chē)、3C電子產(chǎn)品等儲(chǔ)能用鋰離子電池、液流電池、全固態(tài)電池方面取得突破，并處于國(guó)際先進(jìn)水平，但系統(tǒng)集成、熱管理技術(shù)、安全與回收、壽命與效率等儲(chǔ)能技術(shù)仍需進(jìn)一步提升。

“近年來(lái)通過(guò)緊密的‘產(chǎn)學(xué)研’交流合作，我國(guó)已經(jīng)在固態(tài)電解質(zhì)、聚合物鋰電池、液流電池及壓縮空氣儲(chǔ)能等關(guān)鍵材料、器件及核心集成技術(shù)等方面取得了可喜進(jìn)展，但我們對(duì)此依然要有全方位的認(rèn)知和危機(jī)意識(shí)。” 中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所青島儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院研究員崔光磊說(shuō)。

他進(jìn)一步指出，面向國(guó)家重大戰(zhàn)略與核心產(chǎn)業(yè)(如國(guó)防、深海、深空、深地等)的高能量密度、高安全、超長(zhǎng)壽命等特種電化學(xué)儲(chǔ)能器件，仍然需要進(jìn)一步創(chuàng)新與完善;相關(guān)原創(chuàng)性機(jī)理探索及平臺(tái)化研創(chuàng)技術(shù)開(kāi)發(fā)還很薄弱，需要從源頭上去思考解決。

崔光磊建議，針對(duì)關(guān)鍵材料體系開(kāi)發(fā)與規(guī)?；苽?、高端專業(yè)化集成裝備等相關(guān)產(chǎn)業(yè)瓶頸問(wèn)題，我國(guó)應(yīng)創(chuàng)立國(guó)家級(jí)儲(chǔ)能技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心和平臺(tái)，集中優(yōu)勢(shì)力量，重點(diǎn)攻破目前技術(shù)水平經(jīng)過(guò)驗(yàn)證已經(jīng)成熟且與國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略匹配、能夠在國(guó)際起到引領(lǐng)作用的關(guān)鍵電池技術(shù)，并推動(dòng)技術(shù)成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化，為技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)推廣提供良好的內(nèi)外部環(huán)境。

加強(qiáng)儲(chǔ)能技術(shù)專業(yè)條件建設(shè)

作為典型的交叉學(xué)科，現(xiàn)有的儲(chǔ)能學(xué)科分散在物理、化學(xué)、材料、能源、化工、信息、運(yùn)載等諸多領(lǐng)域。而我國(guó)儲(chǔ)能人才培養(yǎng)的不完善，也使得該技術(shù)的應(yīng)用遭到掣肘。

“儲(chǔ)能學(xué)科需結(jié)合多交叉學(xué)科，設(shè)立系統(tǒng)、全面、特色的能源學(xué)科建設(shè)方案與人才培養(yǎng)方案。”朱紀(jì)欣建議，我國(guó)應(yīng)加強(qiáng)能源學(xué)科建設(shè)方案和人才培養(yǎng)方案的確立、專業(yè)教師隊(duì)伍的建立、優(yōu)質(zhì)本碩博學(xué)生的招收、產(chǎn)學(xué)研創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺(tái)的建設(shè)，同時(shí)校企聯(lián)合建設(shè)儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用研究平臺(tái)、學(xué)生實(shí)習(xí)基地等。

張強(qiáng)則提出，針對(duì)儲(chǔ)能這樣的社會(huì)共性需求，高校將以儲(chǔ)能技術(shù)專業(yè)學(xué)科建設(shè)為抓手，建立完善的儲(chǔ)能學(xué)科對(duì)應(yīng)的研究機(jī)構(gòu)和教學(xué)機(jī)構(gòu)，制定儲(chǔ)能專業(yè)的教材和培養(yǎng)方案，重點(diǎn)培養(yǎng)具有原始創(chuàng)新能力的頂尖儲(chǔ)能人才和滿足我國(guó)儲(chǔ)能工業(yè)迫切需要的專業(yè)人才。

“我國(guó)要建立儲(chǔ)能技術(shù)產(chǎn)教融合創(chuàng)新平臺(tái)，形成一批重點(diǎn)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)揮我國(guó)在儲(chǔ)能創(chuàng)新方面的國(guó)際引領(lǐng)作用，并帶動(dòng)輻射其他行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。”張強(qiáng)強(qiáng)調(diào)說(shuō)。

如何加強(qiáng)儲(chǔ)能技術(shù)專業(yè)條件建設(shè)?張強(qiáng)建議，一方面要充分推動(dòng)已有儲(chǔ)能技術(shù)的專業(yè)資源，并結(jié)合各自特點(diǎn)，形成培養(yǎng)儲(chǔ)能人才的高水平平臺(tái);另一方面要編制能源存儲(chǔ)物理、能源存儲(chǔ)化學(xué)、能源存儲(chǔ)工程等相關(guān)的教材，利用大學(xué)已有的公共基礎(chǔ)課程平臺(tái)并結(jié)合儲(chǔ)能專業(yè)核心課程，形成有效培養(yǎng)高水平儲(chǔ)能人才的本科生和研究生培養(yǎng)方案，并在實(shí)施過(guò)程中不斷完善。

“這樣既可推動(dòng)我國(guó)從0到1、勇闖無(wú)人區(qū)的儲(chǔ)能前沿研究，也可以為我國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)提供高素質(zhì)、高水平的產(chǎn)業(yè)人才。”張強(qiáng)說(shuō)。

崔光磊則認(rèn)為，當(dāng)今先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)主要圍繞不同能量間的相互轉(zhuǎn)換，將非連續(xù)獲得的能量轉(zhuǎn)換成便利或經(jīng)濟(jì)可存儲(chǔ)的能量形態(tài)，不同的能量形態(tài)涉及多學(xué)科中的知識(shí)、技術(shù)和要素。因此，若要實(shí)現(xiàn)高層次人才的培養(yǎng)，亟須在立足產(chǎn)業(yè)發(fā)展重大需求的前提下形成支撐儲(chǔ)能技術(shù)學(xué)科的合理化資源配置。

“對(duì)于儲(chǔ)能技術(shù)學(xué)科建設(shè)，切忌學(xué)科方向多而不精、縱向深度不夠，專業(yè)課程開(kāi)展過(guò)于分散，應(yīng)在特色專業(yè)方向的引領(lǐng)下，著重進(jìn)行某一類儲(chǔ)能技術(shù)的學(xué)科布局。”崔光磊建議，我國(guó)應(yīng)基于需求導(dǎo)向，堅(jiān)持理論基礎(chǔ)和工程技術(shù)的雙重培養(yǎng)策略，構(gòu)建儲(chǔ)能技術(shù)產(chǎn)教融合和校企結(jié)合的創(chuàng)新平臺(tái)。

產(chǎn)教融合力度加強(qiáng)

要想實(shí)現(xiàn)《儲(chǔ)能計(jì)劃》中的目標(biāo)任務(wù)，朱紀(jì)欣建議，高校需要結(jié)合國(guó)家、地方、企業(yè)，共建人才培養(yǎng)、科學(xué)研究與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用平臺(tái)。國(guó)家也需要在能源學(xué)科相關(guān)平臺(tái)建設(shè)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等方面提供多方位支持，同時(shí)在能源相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展如清潔能源并網(wǎng)等方面給予支持。

張強(qiáng)建議說(shuō)，“國(guó)家在現(xiàn)有支持體系下，應(yīng)進(jìn)一步重視能源物理與能源化學(xué)基礎(chǔ)、能源存儲(chǔ)工程技術(shù)、能源互聯(lián)網(wǎng)、智能能源存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，支持國(guó)家或者省部級(jí)的產(chǎn)教融合創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)，形成一支高水平的儲(chǔ)能技術(shù)學(xué)科教師人才隊(duì)伍，固化儲(chǔ)能知識(shí)和人才培養(yǎng)的傳承，推動(dòng)能源消費(fèi)、能源供給、能源技術(shù)和能源體制革命。”

針對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)學(xué)科交叉性強(qiáng)的固有特點(diǎn)，崔光磊建議，高校可以與科研院所攜手建立合作體系，把高校優(yōu)秀的師資力量與科研院所常年致力于儲(chǔ)能技術(shù)開(kāi)發(fā)的科研隊(duì)伍有機(jī)整合，堅(jiān)持共建、共享、共融、共贏的原則，建立深度融合的科教平臺(tái)及實(shí)踐基地。

另外，儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域的原創(chuàng)性突破極大依賴于基礎(chǔ)理論的原始創(chuàng)新與應(yīng)用實(shí)踐相結(jié)合，這必然要求有更強(qiáng)的產(chǎn)教融合力度和深度。因此，崔光磊表示，儲(chǔ)能科學(xué)教育和科研創(chuàng)新融合平臺(tái)的建設(shè)還需要國(guó)家給予相應(yīng)的政策傾斜，鼓勵(lì)學(xué)術(shù)、工程和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的通力合作，培養(yǎng)一批掌握儲(chǔ)能技術(shù)的人才，引領(lǐng)能源革命和能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。

“雖然鋰離子電池儲(chǔ)能技術(shù)仍然處在發(fā)展和應(yīng)用的黃金階段，但提前進(jìn)行新型儲(chǔ)能體系布局和儲(chǔ)能學(xué)科人才高水平培養(yǎng)，搶奪前瞻研究及產(chǎn)業(yè)化革新的制高點(diǎn)，是我國(guó)在未來(lái)幾十年能源爭(zhēng)奪戰(zhàn)中保持領(lǐng)先的關(guān)鍵。”崔光磊說(shuō)。

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