加快打造原始创新策源地,加快突破关键核心技术,努力抢占科技制高点,为把我国建设成为世界科技强国作出新的更大的贡献。

——习近平总书记在致中国科学院建院70周年贺信中作出的“两加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康,率先实现科学技术跨越发展,率先建成国家创新人才高地,率先建成国家高水平科技智库,率先建设国际一流科研机构。

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孙峙:七年磨一剑,让退役锂电池“上岗再就业”

2023-05-19 中国科学报 刘如楠
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孙峙 受访者供图

  7年前,打算回国的孙峙没想太多,导师一句“过程工程所和你的方向契合,正好回这儿来”,就把他从8000公里外“拉”了回来,甚至连具体的工作内容、岗位都没谈。

  7年后,孙峙是中国科学院过程工程研究所研究员、环境资源化技术课题组关键金属循环利用方向负责人,他与团队一起研制出退役锂电循环利用的核心设备和产品,形成了成套技术新体系,在行业龙头企业应用并建成示范工程。

  回国:“把科研成果真正应用到产业中去” 

  目前,新能源汽车保有量达1310万辆,市场渗透率达27.6%。随之而来的是动力电池的更新换代。通常5至8年后,电池性能会加速衰减,而退役下来的锂离子电池就成了“废物”。孙峙所在团队多年来就围绕这些“废物”展开研究,希望通过技术手段尽可能地将这些“废物”“吃干榨净”。

  “锂离子电池部件多、成分杂。既包含多种有价金属,又有多种污染物,还可能残余电能,具有资源-环境-安全三重属性。”孙峙对《中国科学报》说,“比如为了安全等考虑,电池通常会制造得非常‘结实’,这必然给回收带来困难。”

  2016年,孙峙从荷兰回国。“如果不回来,在学校里按部就班地做科研、晋升,一眼就能望到未来几十年的生活。”孙峙说,“我想干点事情,把科研成果真正应用到产业中去。”

  就这样,他接下了退役锂电循环利用的任务。

  经过7年攻关,孙峙所在团队从前期预处理、中期梯级提取、后期废水循环处理等方面着手,打通了退役锂电循环利用全流程,形成了成套的技术新体系,在宁德时代、邦普循环、浙江华友等行业龙头企业应用并建成示范工程,又推广到“一带一路”沿线国家。

  科研:“新技术研发是个漫长的过程” 

  “锂电池中包含多种金属及氧化物,但其反应活性、结合力存在差异。利用这种差异,我们可以将所需金属元素提取出来,也就是梯级提取。”孙峙表示,在实验室完成克级试验后,他们逐渐将试验扩展到百公斤级、千吨级。

  然而,在千吨级中试试验中,他们遇到了前所未有的挑战。

  “在实验室中,我们大都用代表性废料做测试,但到了处理车间,废料来源不同,复杂度明显更高。比如三元锂电池的废料,其镍、钴、锰、锂、氟有机物的含量明显不同。”孙峙说。

  如何使整套设备和技术体系适应不同废料?只能依靠科研人员和企业技术人员反复磨合试验。

  一次,在一家企业做中试试验时,他们发现,物料反应过程中总伴随有潜在安全隐患的气体产生。“在实验室中,由于规模较小,产生的气体也少,对整个试验并无影响。直到千吨级试验,我们才关注到这个问题。”孙峙解释。

  为了消除气体,他们做了一系列尝试——调整参数、改变设备结构、增加添加剂……团队忙活了好几个月,最终通过诱发化学反应解决了这个问题。

  让人意想不到的还有管道堵塞问题,有时一个小阀门就可能堵塞物料,影响整个处理线的效率。

  “新技术研发是个漫长的过程,从实验室到产业化很复杂,常常需要我们推翻已有设计,重新寻找出路。”孙峙说,当看到研发的设备高效运转、真正帮到企业时,非常有成就感。

  带队:“再优秀,靠一个人也做不成事情” 

  在外学习、工作了9年后,孙峙回到祖国。对他而言,这是个全新的开始,工作方式、交往方式都要从头学起。“最初经常犯错,也会有一些压力。我就主动跟大家沟通交流,学习别人的做法,慢慢让自己适应集体。”孙峙说。

  他提到最初写项目申请书的过程。“写完后,张懿院士和曹宏斌老师仔细帮忙修改,从实施思路到语言表述,给了我极大的帮助。”

  受益于整个团队团结、互助的氛围以及曹宏斌等的大力支持,孙峙的科研工作逐渐步入正轨。

  后来,成为关键金属循环利用方向负责人的他,格外注重成员间的沟通合作,遇到困难或问题,他总是把大家召集到一起,共同探讨解决方案。“我们这些做应用基础研究的,即使再优秀,靠一个人也做不成事情,必须依靠团队。”

  退役锂电的预处理方案,便是大家群策群力的结果。一年多的时间里,整个团队不断优化设计,最终研发出的形貌调控设备,在对锂电池进行加热升温的同时,增加机械力的撞击,使金属材料形成球状自动剥离出来。这样既解决了预处理的黏结问题,又有助于下一流程的分选。后来,这一做法被多家企业采纳。

  为了帮助企业尽快解决难题,孙峙和同事常常要在企业和研究所之间来回跑。“企业催得急、事情一多,谁都会有些压力。可既然答应人家了,就要好好做,积极面对。”孙峙说。

  有一次,他需要紧急处理一个技术问题。“从吃完晚饭到第二天早上,12个小时没动,一口气解决了。”他说,像这样的经历还有很多。

  “当沉浸在科研攻关中,时间不知不觉就过去了,我感受到的全是快乐。”孙峙对《中国科学报》说。

(原载于《中国科学报》 2023-05-19 第1版 要闻)
打印 责任编辑:梁春雨

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