尺方之間，為中國做出更好的綠色電池
發(fā)布日期：2021-06-30 供稿：韓姍杉,、王征 攝影：材料學院
編輯：吳楠 審核：藺偉 閱讀次數(shù)：【編者按】2021年是中國共產黨成立100周年，是實施“十四五”規(guī)劃,、開啟全面建設社會主義現(xiàn)代化國家新征程的第一年,。在全黨開展黨史學習教育之際，黨委宣傳部特別推出“永遠跟黨走,、奮進新征程”專題報道,，全面展現(xiàn)學校加強黨的領導黨的建設取得的成績，生動講好北理工人的奮斗故事，廣泛凝聚學校事業(yè)發(fā)展的磅礴力量,，以優(yōu)異成績迎接中國共產黨百年華誕,。
桌子上、窗臺上,、書柜里,，到處堆滿了書籍和資料，北京理工大學5號樓9層的一間辦公室,，處處彰顯著主人的忙碌與付出,，而辦公室的主人就是中國工程院院士、北理工材料學院首席教授,、求是書院院長吳鋒,。這位被同事和學生評價“很低調”的老師，在中國電池領域卻是一位響當當?shù)念I軍人物,，為中國綠色二次電池和新能源材料的發(fā)展做出了卓越貢獻,。
“國家的需要永遠都是第一位的！”多年來,，心懷“國之大者”,，矢志科技強國，打破國外封鎖,，吳鋒立志做最好的“綠色電池”,。他創(chuàng)新突破，領跑新能源行業(yè)發(fā)展,；他愛生如子,，培育桃李芬芳。吳鋒作為第一完成人,，獲國家技術發(fā)明二等獎,、國家科技進步二等獎各1項，獲省部級科技獎12項,，何梁何利科學與技術進步獎,，2021年獲評北京市優(yōu)秀共產黨員。
突破,！為中國擁有自己的“綠色電池”
要問吳鋒在絢爛繽紛的色彩中最偏愛哪一種顏色,，他的回答肯定是綠色，而這一情結的由來,，可以追溯到1987年,。這一年，作為優(yōu)秀中青年專家和跨世紀人才,，吳鋒被聘為國家“863”計劃首屆功能材料組最年輕的專家,。從此,，“公正、獻身,、創(chuàng)新,、求實、協(xié)作”的“863”精神便一直激勵和指引他一路前行,。
在化學電源領域,，鎳氫電池、鋰離子電池因其可反復充電使用,，環(huán)保清潔,，且性能優(yōu)越，被稱之為綠色二次電池,，是混合動力汽車的主力電源之一,。上世紀九十年代初，日本,、美國等國家已擁有儲氫合金的多項專利,，幾乎覆蓋了元素周期表上所有元素，鎳氫電池也已進入規(guī)?；a,，而我國則一無專利、二無材料,、三無電池產品,。
“如何打破國外在此領域的專利壟斷？”回答這個問題并不簡單,，這需要創(chuàng)新突破,，更需要久久為功,。經過多年的探索,，吳鋒帶領團隊從國外專利沒有涉及的鋰元素入手，解決了高溫熔煉工藝中鋰容易揮發(fā)的難題,，發(fā)明了含鋰儲氫合金,，取得了我國鎳氫電池開拓國際市場的通行證。此外,，吳鋒團隊還開發(fā)出高性能金屬泡沫集流體,，為電池高容量和電極制造連續(xù)化提供了材料支持。
在此基礎上,，吳鋒主持創(chuàng)建了我國第一個鎳氫電池中試基地和第一條鎳氫電池連續(xù)自動化生產線,，自主研發(fā)生產出多規(guī)格鎳氫電池產品和系列高功率動力電池組，成功應用于多種混合動力汽車,。中試基地的成功建設也為我國鋰離子電池的快速發(fā)展提供了知識儲備,、技術儲備,、工程儲備和人才儲備。
“我們提出了直封化成新工藝,，結束了我國堿性二次電池間斷式敞口化成,，作坊式制造的歷史?！眳卿h談道,。為滿足混合動力汽車的高功率需求，吳鋒還突破了原有的設計局限,，設計出新的電極結構和極耳連接方式,，將鎳氫電池的功率密度提高了5倍以上。
“電池容量,、功率密度等一些性能指標達到國際領先水平,。帶動并促進形成了年產值超過百億元的高技術產業(yè)群，推動了相關行業(yè)的技術進步,?！毙袠I(yè)專家、國家科委等部門負責人對吳鋒的研究成果及中試基地的創(chuàng)建給予了高度肯定,。
鎳氫自動生產線
成功研制出鎳氫電池后,，吳鋒又將研究方向聚焦到了前景更為廣闊的鋰離子電池及其關鍵材料上。作為我國鋰離子電池研究最早的倡導者和組織者之一,，吳鋒帶領團隊為實現(xiàn)新一代鋰離子電池的高比能要求,，在納米尖晶石包覆等關鍵技術方面取得了突破，獲得容量和倍率性能上的雙重改善,，得到國際同行專家的高度關注和好評,。
自主研發(fā)高比容正、負極和高電壓電解質材料,，研制出能量密度超過300Wh/kg的高比能鋰離子電池,，率先提出電池系統(tǒng)安全閾值邊界的概念，開發(fā)出電池安全運行系統(tǒng)……在鋰離子電池研究中,，吳鋒提出了一系列創(chuàng)新思路,，形成了一系列創(chuàng)新成果。這些“創(chuàng)新技術達到國際領先水平”的創(chuàng)新成果,，部分已成功應用于我國綠色電池產業(yè),。
“要搞好中國的綠色電池，必須首先在基礎研究方面實現(xiàn)突破,，特別是針對二次電池能量密度這一關鍵指標,。”基于在新型二次電池及關鍵材料研發(fā)與產業(yè)化方面多年的積累,，吳鋒在國際上率先提出采用多電子反應體系來實現(xiàn)電池能量密度跨越式提升的創(chuàng)新思路,，進而又提出輕元素,、多電子、多離子反應理論,，拓展了電池材料研究的視野,，發(fā)展了一系列具有多電子反應特征的電極新材料。不僅如此,，吳鋒團隊還制備出了可以實現(xiàn)多電子反應的高比容硫基復合正極材料和能量密度超過600Wh/kg的高比能鋰硫二次電池,，并首次證實了3價鋁金屬氧化物中的可逆嵌脫機制，構建出新型3電子鋁二次電池體系,，為引領新型高比能電池體系提供了理論依據(jù)與技術支持,。
“在吳老師的帶領下，我們團隊在二次電池基礎研究上的突破,，直接影響了國際二次電池研究領域未來的研究方向,。”團隊骨干教師陳人杰教授說,。
心懷“國之大者”,，服務國家重大戰(zhàn)略
“綠色和能源，伴隨著生命,，在那靜靜的綠色里,，孕育著生命的潛能！……當你把一支支綠色電池,，呈現(xiàn)給日新月異的祖國,，是否已為她傾注了全部的身心？,！……”
這首題為《綠色·能源·生命》的詩,，出自于吳鋒之手，這是一名科學家鐘情事業(yè),、報效祖國的真實寫照,。作為一名電池專家，他不僅力爭把學問做好,，更以博大胸懷,，身先士卒推動著中國綠色電池行業(yè)的發(fā)展,。
“科學家應該胸懷天下,。”1993年2月,，已經是一名有所建樹的中青年學者的吳鋒,，參加了由時任國務院總理李鵬主持召開的政府工作報告征求意見座談會，作為主要發(fā)言人之一,，他關于“增強全民族的科技意識”的建議就被寫入了政府工作報告,。
2002年,，吳鋒被國家科技部選聘為國家重點基礎研究（973）計劃“綠色二次電池新體系相關基礎研究”項目的首席科學家，開始搭建中國在這一領域基礎研究的框架,。此后,，吳鋒不斷瞄準世界前沿，把握綠色電池技術的發(fā)展方向,，每一期973計劃項目均在結題驗收中被評為優(yōu)秀,。他作為首席科學家連續(xù)主持了三期973計劃項目。
“國家的需要永遠都是第一位的,！”從創(chuàng)新科技成果到推動產業(yè)發(fā)展,，吳鋒是這樣說的，也是這么做的,。從一名青年教師成長為我國綠色能源和電池領域的領軍人物,，回首40年從教生涯，北理工服務國家重大戰(zhàn)略的使命感,，深深烙印在吳鋒身上,。
吳鋒（前排左三）團隊在國家高技術新型儲能材料工程開發(fā)中心
二十世紀九十年代初，吳鋒受命前往廣東省中山市,，創(chuàng)建的國家高技術新型儲能材料工程開發(fā)中心（鎳氫電池中試基地）,。為了完成國家使命，吳鋒將妻子和年幼的孩子留在北京,，自己毅然踏上了南下的征程,。此去兩千里，這一干,，就是十年,。十年間，他來回奔波于京粵兩地,，殫精竭慮,，日夜操勞，令人矚目的成績背后卻是一身的病痛,。而支撐著吳鋒克服困難的,，正是他“服務國家需求”的不變信念和作為一名共產黨員矢志奮斗的執(zhí)著追求。
作為我國綠色能源和二次電池研究及產業(yè)發(fā)展的業(yè)內領軍人物之一,，吳鋒多次為國家重大研究規(guī)劃建言獻策,，并受到表彰。2015年他被授予“中國電池行業(yè)特殊貢獻專家”,，2016年獲國際車用鋰電池協(xié)會（IALB）首次頒發(fā)的終身成就獎,，他還曾被特邀參與了對韓國三星公司手機爆炸事故的調查論證，維護了中國消費者的權益,。
“尊敬的吳教授,，我非常榮幸地通知您,，馬薩諸塞大學理事會一致投票通過，頒授您榮譽科學博士學位,?！覀冏鸪缒诟呖萍佳芯浚貏e是綠色新能源技術和溫室氣體減排方面做出的杰出貢獻,，并且非常歡迎您和我校在中美電動車方面開展合作,。您的杰出成就一直給予我們大家啟示和啟發(fā)?！?014年3月,，吳鋒接到了美國馬薩諸塞大學波士頓分校大學校長的來信，高度肯定了他為綠色電池行業(yè)所做出的成就和貢獻,。該校榮譽博士學位之前只授予如美國時任總統(tǒng)奧巴馬,、諾貝爾物理獎獲得者利昂·萊德曼等各界精英，吳鋒成為獲得該校此項榮譽的首位中國學者,。
“綠色能源是我的興趣,，是我一直以來研究的方向，而且會一直持續(xù)下去,！”談及未來,，吳鋒初心不改。
“最大的心愿是培養(yǎng)后來居上者”
“1982年,，吳鋒碩士畢業(yè)后來北京理工大學工作,，由于科研成果突出，兩年后,，他剛滿33歲就被任命為化學工程系主管科研工作的副主任,。”這是1990年12月12日《光明日報》頭版文章《打破論資排輩,，彌合人才斷層,，北京理工大學優(yōu)化成才環(huán)境，已有31名中青年教師晉升為教授,、副教授》中關于吳鋒的報道,。1986年,，吳鋒被學校破格提升為副教授,，30年后的2016年,，他又成為北京理工大學人事制度改革后，在新體制下首批選聘的兩位“杰出教授”之一,。
“在北理工,，我收獲了事業(yè)發(fā)展和個人成長,，而這與學校的培育和前輩的幫助是密不可分的,?！闭劶霸趯W校的成長發(fā)展，吳鋒感受頗深,。教書育人,，嚴謹治學，是他一生的追求,。從教40年來,，吳鋒曾多次謝絕擔任領導職務，始終如一地堅守一線,，為的就是能夠有更多的時間和精力投入到教學科研中,，投入到培養(yǎng)學生和青年教師中。
“吳老師有著厚實的知識基礎和豐富的研究經驗,，他特別注意對年輕人創(chuàng)新思維的啟發(fā)和培養(yǎng),，當大家產生困惑或有疑問的時候，就會習慣性地點撥指導,?！闭劦絽卿h對青年人的培養(yǎng)，團隊青年教師陳人杰敬佩不已,。即使工作堆積如山,，但在指導學生和培養(yǎng)青年教師方面，吳鋒從來不吝惜時間,。對每一位年輕人,，他都傾注大量心血，帶領他們踏實走好學術研究的每一步,。
吳鋒曾講授《物理化學》《催化與吸附材料》和《綠色能源材料導論》等多門課程,，在教學過程中，他經常采用啟發(fā)式教學,，將如何做人與做學問貫穿其中,。“吳老師的課程不僅信息量大,、知識更新快,，而且他講起課來，總是旁征博引,，生動活潑,。”吳鋒的課程深受同學們的喜愛,。
感人心者,，莫先乎情。 在學生們心中，吳鋒不僅僅是一個“學術上的智多星”,，更是一個“生活中的慈父”,。“經常有學生問我‘老師,，您為什么對我們這么好,？’我就會特別自然地回答，因為我的老師就是這么對我的呀,?！闭勂饘W生的關心，吳鋒的學生,、團隊青年教師李麗不無感慨地說,。
李麗和同為吳鋒的學生、團隊青年教師蘇岳鋒至今還記得2003年“非典”期間,，吳鋒專門購買了藥品,、保健品和營養(yǎng)品去看望他們這群被隔離觀察的學生，以減輕大家的思想壓力,。多年來,，無論是在日常生活中還是科研工作上，吳鋒也總是能為身邊的青年人提供人生關鍵時刻最有力而暖心的支持,。
吳鋒（后排左六）與學生們在一起
“師者,，傳道授業(yè)解惑也。我最大的心愿,，就是學生們能夠超越我,。”這是吳鋒最常掛在嘴邊的一句話,，他用行動詮釋了自己的心愿,，不遺余力地培養(yǎng)了一代又一代的學生。多年來,，吳鋒培養(yǎng)了80多名博士和70多名碩士,。在他的影響和指導下，學生和團隊的青年教師們都紛紛成長為中國二次電池與新能源材料領域的骨干力量和領軍人才,。而深受師生愛戴和尊敬的吳鋒,，也相繼被評為北京理工大學師德標兵，省部級優(yōu)秀教師,、學術技術帶頭人,。
韶華似水，彈指間,，青絲變白發(fā),，中國的綠色二次電池事業(yè)從無到有，從小到強，從突破封鎖,，到引領前沿,，贏得了與日本、韓國在鋰離子電池產業(yè)的三分天下,，在鎳氫電池國際市場占據(jù)半壁江山的局面,；一批批中國電池人成長起來,，蓬勃發(fā)展的中國綠色能源產業(yè),，將成為國家強盛、民族復興的堅強基礎,，這其中也浸透了吳鋒的默默奉獻,。
附人物簡介：
吳鋒，1951年出生于北京,，現(xiàn)任北京理工大學學術委員會副主任,，求是書院院長，材料學院學科首席教授,、博士生導師,，兼任教育部科技委委員、中國兵器工業(yè)集團科技委委員,、中國電池工業(yè)協(xié)會副理事長,、中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會副理事長、教育部（2011計劃）“北京電動車輛協(xié)同創(chuàng)新中心”清潔能源與動力領域主任兼首席科學家,，國家工信部新能源汽車準入專家委員會委員,，《Energy Material Advances》刊物主編等職。從2002年至2019年,，連續(xù)三期被國家科技部聘任為國家重點基礎研究（973）計劃新型二次電池項目首席科學家,。
發(fā)表SCI論文600余篇，獲國家發(fā)明專利授權100余項,，國際電池材料學會（IBA）科研成就獎,、國際車用鋰電池協(xié)會（IALB）首次頒發(fā)的杰出基礎與應用研究獎、國際電化學學會電池技術成就獎,，這也是該學會設獎20多年來首次頒發(fā)給中國學者,。當選為國際歐亞科學院院士和亞太材料科學院院士。擔任教育部（2011計劃）“北京電動車輛協(xié)同創(chuàng)新中心”清潔能源與動力領域主任兼首席科學家,，工業(yè)和信息化部新能源汽車準入專家委員會委員,。
