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工作人員介紹電池的相關情況。(受訪單位供圖)

劉政在實驗室里。(記者 任娜 攝)

【資料圖】

“這是我們研發(fā)的綠色鉛鹽單液流儲能電池，前面4個電堆是電池的發(fā)電部分，后面儲液罐是電池的儲能部分，電解液流經過電堆的時候實現(xiàn)電能轉化，這樣的設計有利于功率和儲能兩部分分開，便于模塊化集成設計?！痹谖靼怖砉ご髮W劉政老師的實驗室里，他向記者介紹了“可再生耐低溫長壽命單液流儲能電池項目”，用通俗的話來講就是巨型“充電寶”。

該項目已落戶秦創(chuàng)原立體聯(lián)動孵化器總基地一年多，目前項目正在加速走向轉化落地，為區(qū)域綠色清潔可再生能源產業(yè)發(fā)展助力。

面向市場需求

錨定“新能源存儲”潛心研究

“新能源在發(fā)電過程中，受風的大小和光的強弱等因素影響，電壓會出現(xiàn)波動。因此研發(fā)大功率大容量的長時儲能電池來解決其發(fā)電品質不高、難以上網等問題很有意義?！闭勂鹧邪l(fā)巨型“充電寶”的初衷，劉政說。

2007年，劉政畢業(yè)于英國謝菲爾德大學，獲博士學位。2011年回國進入西安理工大學任教，從事綠色鉛鹽單液流儲能電池研發(fā)工作?；貒?，經過一年多的市場調研和技術交流，劉政發(fā)現(xiàn)，發(fā)展儲能技術已成為可再生能源大規(guī)模接入電網的必然選擇，同時也是智能微電網的重要技術之一，其發(fā)展迫在眉睫。

“科研不是閉門造車，要面向市場需求?！眲⒄f，解決儲能電池的大規(guī)模、高效率、低成本、長壽命問題是未來的發(fā)展趨勢和方向?！靶滦蛢δ茉O施如同一個巨型‘充電寶’，是新型電力系統(tǒng)的重要技術和基礎裝備，對促進清潔電力消納、保障電網安全運行、推進能源綠色低碳轉型和高質量發(fā)展具有重要意義?！?/p>

“液流電池是將活性物質儲存于水系電解液中，常壓下工作沒有燃燒爆炸的風險，完全符合儲能的安全需求?！眲⒄榻B，“特別是鉛鹽單液流儲能電池，不但安全性能特別好，還具備結構簡單、耐季候性強、長壽命等優(yōu)點?！苯涍^多方考核，劉政最終確定將綠色鉛鹽單液流儲能電池作為自己的研究方向。

攻克世界級難題

單一電解液雙極性結構設計

在學校和學院大力支持下，2011年，劉政成立了液流儲能電池研發(fā)團隊，并于2012年建立了500Wh液流電池驗證系統(tǒng)，研發(fā)了綠色鉛鹽液流儲能電池電堆。

“最初面臨并需要解決的問題就是如何提高液流電池的循環(huán)次數(shù)?！眲⒄f，為此他和團隊師生到處走訪調研、埋頭閱讀文獻、扎根實驗室做實驗。這項工作最大的難題是根據(jù)電化學條件下金屬共沉積原理，怎樣抑制負極鉛枝晶的生成，防止電池短路失效。嘗試了上百種添加劑，都沒有達到預期效果，需要自行合成配制。劉政說，“就跟‘配藥’一樣，要把不同的化學物質搭配進行合成制備，再實驗測試其可行性?！苯涍^上百種化學物質搭配，上千次實驗驗證，劉政團隊最終合成一種無機非金屬添加劑，使電池單次循環(huán)壽命從低于百次提高到千次，加上該電池具有可再生特性，總循環(huán)壽命可達萬次以上。

液流電池的結構設計也是提高電池功率、容量的關鍵環(huán)節(jié)。劉政團隊起初采用單一電解液體系/單極性結構設計來提供電池功率和容量。后來在實驗中對產品多次改良，2017年，團隊研制出“10kW/600Ah光伏/單液流電池儲能離網運行系統(tǒng)”，通過合格驗收，并在惠州大亞灣6KW試點風光互補儲能系統(tǒng)應用示范，此研究成果首次攻克單一電解液雙極性結構設計世界級難題。

隨后團隊又對電池耐溫性進行科研攻關，經過百余次實驗，終于調制出使液流電池耐極寒極熱的“獨特配方”?！拔覀冄邪l(fā)的‘獨特電解液’耐溫配方，使電解熵減最低冰點溫度達到-65℃，使熵增最高沸點溫度達到+90℃，電池在-40℃-50℃正常運行，沒有一點問題?！眲⒄f。其團隊歷時十年研發(fā)的一體化綠色鉛鹽單液流儲能電池電堆，解決了電池耐極寒高溫性及雙極性結構等國際關鍵技術問題，發(fā)表相關領域的SCI論文16篇，獲得核心發(fā)明專利8項。

從實驗室走向市場

與本市一家企業(yè)簽訂訂單

作為西安理工大學重點推介的科研轉化項目，在學校技術研究院的引薦下，項目2022年6月落戶秦創(chuàng)原總窗口，并成立西安秦源智科儲能科技有限公司。劉政介紹說，西安秦源智科儲能科技有限公司總經理趙云也是西安理工大學的校友。

“可再生耐低溫長壽命單液流儲能電池”產品，即巨型“充電寶”具有高安全性、耐腐蝕、低成本、維護簡單便捷等優(yōu)點，充放電次數(shù)可達1萬次以上，遠高于傳統(tǒng)鋰離子電池。采訪中，趙云告訴記者，該項目應用前景廣泛，產品主要定位于中、大型儲能市場，可以應用于風能太陽能等可再生能源調峰儲能、分布式電站儲能市場、智能電網大規(guī)模儲能市場和電網儲能調頻調峰市場等方面。

“通俗來說，我們的新型儲能技術可以解決間歇性供電對電網穩(wěn)定性的影響問題，同時還能解決邊遠地區(qū)照明、收看電視、房間供熱等急切問題，具有廣闊的市場前景。廣泛應用于新能源發(fā)電配儲、電網調峰調頻、應急電源、電網容量調節(jié)等方面?！壁w云說。

目前，項目已走向工業(yè)化量產?！拔覀兣c本市一家企業(yè)簽訂了400余萬元的儲能電池訂單，產品即將交付。”趙云說，即將交付的產品可以讓客戶在電價低谷時一次儲存4000度電，在電價高峰時使用。按照我市目前工業(yè)用電價格，可幫助客戶每度電節(jié)約0.83元的使用成本。

秦創(chuàng)原攜手高校院所

助力更多科研成果落地轉化

“從2022年6月入駐到現(xiàn)在一年多了，從辦公場所、財稅和工商服務到知識產權申報、發(fā)展規(guī)劃指導、展會推介，秦創(chuàng)原為我們這些初創(chuàng)企業(yè)提供了全鏈條全周期服務?！壁w云說，“特別是這里聚集了大量高校項目，行業(yè)聚集可以形成上下游互補。我們就在同一個園區(qū)找到了一家電池檢測企業(yè)，形成了配套合作，為企業(yè)節(jié)約了時間和資金成本?！?/p>

和劉政一樣，西安理工大學很多老師始終圍繞國家重大需求，堅持面向學術前沿，助力地方經濟建設，用知識服務社會，取得了一批原創(chuàng)性和引領性科研成果，而這些科研成果則在秦創(chuàng)原的助力下加速落地轉化，走向市場，服務社會發(fā)展。

持續(xù)優(yōu)化科技創(chuàng)新生態(tài)，構建全鏈條全周期服務體系，秦創(chuàng)原正吸引著更多高校院所科技成果落地轉化和推廣應用。

記者了解到，目前僅西安理工大學就有29個團隊獲批秦創(chuàng)原春種基金項目或科技成果轉化項目，獲得各類投資過億元。該校還與秦創(chuàng)原創(chuàng)新促進中心合作，在西咸新區(qū)共同建設2000平方米的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺，為學校科技成果在秦創(chuàng)原落地轉化起到示范帶動作用。

編輯：張芬