2020 年底,國家科技重大專項“CAP1400 超大容量 1E 級閥控蓄電池的自主化研制”課題圓滿通過驗收,我國具有自主知識產(chǎn)權的三代核電 CAP1400 超大容量 1E 級閥控蓄電池研制成功,該成果成功填補了國際空白,技術及產(chǎn)品居國際領先水平。
該國家科技重大專項子課題的負責人,正是南都電源技術中心基礎技術研究院副院長陳冬博士。
“當初選擇化學專業(yè)是覺得化學很神奇,我對實驗中的瓶瓶罐罐有著特別的愛好。”說起往事,陳冬笑了。
在北京化工大學讀博期間,陳冬師從中國工程院楊裕生院士。楊裕生院士是我國著名的核科學領域專家。他憑借在核科學與放射化學領域的卓越貢獻,當選為中國工程院院士。
“在科研中態(tài)度要嚴肅,要求要嚴格,論證要嚴謹、計劃要嚴密。”這是楊裕生院士對陳冬的言傳身教。陳冬說,自己讀博期間特別辛苦,因為導師工作非常勤奮,“學生都受他的影響,習慣性地以實驗室為家了。楊老是我一輩子的榜樣!”
2013 年陳冬畢業(yè)后通過應聘,成為南都電源技術中心的一名研究人員。當時正值鋰電池的風口,熱潮涌動,但陳冬依然選擇從事閥控電池的基礎研究。
面對他人的不解,陳冬說:“博士學習期間,導師曾教導我,要客觀全面地看待每一種電池技術,無論是鋰電池,還是閥控電池,都有適合應用的領域,不能片面地認為哪一種技術更先進。導師的這個觀點一直影響著我。”
2015 年,國家科技重大專項“CAP1400 工程設計驗證”在實施過程中遇到了技術難題——國內(nèi)外所有的 1E 級蓄電池均無法滿足三代核電 CAP1400 工程的技術要求。此時,上海核工程設計研究院找到了南都電源,希望公司能夠承擔社會責任,進行1E級蓄電池的技術攻關,實現(xiàn)1E級蓄電池的國產(chǎn)化。
2016 年,南都電源承擔了國家重大專項“CAP1400 超大容量 1E 級閥控蓄電池的自主化研制”課題,陳冬作為子課題負責人正式開啟了研究的新征程。
核電領域對 1E 級設備的安全可靠性是要求最為嚴格的,要求 1E 級設備都要通過鑒定。鑒定標準的缺失是制約閥控蓄電池在核電廠 1E 級領域應用的標準壁壘。
相比于富液蓄電池單一、顯著的老化因素,閥控蓄電池具有多種失效模式,其老化鑒定研究在國內(nèi)外也處于起步階段。因此,研究閥控式蓄電池老化鑒定方法,建立相應的1E級閥控蓄電池的鑒定標準,是課題中最具有挑戰(zhàn)性的技術難題之一。
核電領域對陳冬來說是一個全新的課題。“項目剛啟動的時候,與上海核工程研究院的研究人員一遍遍溝通交流,并參閱了大量文獻,逐步了解了‘鑒定’‘包絡’等核電鑒定專業(yè)術語。”他說。
沒有現(xiàn)成的數(shù)據(jù)和研究成果可以借鑒怎么辦?陳冬就對大量的失效電池進行了解剖,總結了閥控蓄電池所有可能發(fā)生的失效模式,深入研究了閥控式蓄電池的失效機理,并基于核電廠 1E 級蓄電池工況,篩選出了 1E 級閥控蓄電池的四個顯著老化機理。其中,負極匯流排腐蝕失效的顯著老化機理是閥控蓄電池特有的失效模式,國內(nèi)外還沒有相應的老化鑒定方法研究。
陳冬利用自身電化學及材料學方面的知識及經(jīng)驗,創(chuàng)新地提出基于阿累尼烏斯熱老化方程,建立負極匯流排腐蝕熱老化模型,并通過大量實驗及測量,計算得到負極匯流排腐蝕的反應活化能,從而攻克了 1E 級閥控式蓄電池鑒定方法研究中,難度最大的技術問題。
從失效機理研究,到顯著老化機理評定,再到負極匯流排腐蝕老化模型的建立及活化能的計算,最終,陳冬成功完成了1E級閥控式蓄電池老化鑒定方法的建立。
在“CAP1400 超大容量 1E 級閥控蓄電池的自主化研制”課題研究中,陳冬編寫了《鉛酸蓄電池壽命曲線及延壽措施研究》著作 1 本,發(fā)表國內(nèi)外期刊論文 15 篇,獲得發(fā)明專利 5 項,同時被選拔為杭州市 131 第二層次培養(yǎng)人才。
該項研究也將我國核電 1E 級蓄電池的應用水平提高到國際領先的高度,研制成果可涵蓋大部分國內(nèi)核電機組應用場景,實現(xiàn)了核電 1E 級閥控蓄電池設備國產(chǎn)化。
隨著公司業(yè)務的發(fā)展,如今他正攜團隊攻克固態(tài)鋰電的難題,“現(xiàn)在科研發(fā)展很快,沒有任何一項科研成果能長時間立于最前沿。研究是無止境的,獎項是肯定,更是鞭策。”
原標題:南都電源陳冬博士:讓核電電池實現(xiàn)自主化