鋰電世界  進(jìn)入21世紀(jì)以來，能源危機(jī)在全世界范圍內(nèi)愈演愈烈。科學(xué)家們不僅致力于提高傳統(tǒng)化石能源的運輸和使用效率，也在孜孜不倦地探索新能源的開發(fā)。

    “作為化學(xué)研究者，我們將一直立足化學(xué)學(xué)科，努力開發(fā)有望化解能源危機(jī)的新技術(shù)?！敝锌圃夯瘜W(xué)所相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。成立六十年來，該所研究人員在開發(fā)高效率太陽能電池、增強(qiáng)原油在運輸管道中的流動方面，不斷將基礎(chǔ)研究成果轉(zhuǎn)化為高新技術(shù)，實現(xiàn)了生產(chǎn)實踐中的廣泛應(yīng)用，引領(lǐng)了能源轉(zhuǎn)換與輸運高技術(shù)發(fā)展。

    基于納米科學(xué)的新突破

    在鋰離子、太陽能電池新技術(shù)開發(fā)上，化學(xué)所相關(guān)領(lǐng)域科研人員基于納米科學(xué)，突破了諸多關(guān)鍵技術(shù)問題。

    據(jù)介紹，萬立駿院士、郭玉國研究員等組成的研究團(tuán)隊在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域長期從事電化學(xué)和納米材料科學(xué)的研究，在取得科學(xué)原理突破的基礎(chǔ)上，致力于能源轉(zhuǎn)化和存儲器件的表界面化學(xué)、電極材料制備方法學(xué)和材料結(jié)構(gòu)性能的研究。

    研究人員告訴《中國科學(xué)報》記者，在對高效、穩(wěn)定的高容量、高倍率鋰離子電池電極材料開展深入研究后，兼具高容量和高倍率性能的鋰離子電池電極材料成功出爐。2010年，這一新材料項目實現(xiàn)了在中關(guān)村的成果轉(zhuǎn)化并試點股權(quán)激勵政策。

    記者在實驗室中看到，目前，科研人員正致力于納米碳三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)電極材料在高性能鋰離子電池中的潛在應(yīng)用，以進(jìn)一步提升電池性能。

    該團(tuán)隊研究人員還通過納米技術(shù)解決了新材料面臨的挑戰(zhàn)，開發(fā)了大規(guī)模制備高性能、微納復(fù)合結(jié)構(gòu)、高容量硅碳復(fù)合負(fù)極材料的生產(chǎn)工藝技術(shù)，設(shè)計建成了噸級中試生產(chǎn)線及配套電池生產(chǎn)線，獲得了硅碳鋰離子電池的整套生產(chǎn)工藝技術(shù)，并取得多項專利成果。

    太陽能電池走出實驗室

    在新能源領(lǐng)域，太陽能電池是一顆耀眼的“明星”?；瘜W(xué)所組織了一批強(qiáng)有力的科研力量，集中對該領(lǐng)域面臨的難題進(jìn)行了攻關(guān)。

    來自綠色印刷重點實驗室的蔣克健副研究員等圍繞染料敏化太陽電池、鈣鈦礦電池，從原理上提出了單個電池“內(nèi)串聯(lián)”，有效提高了染料敏化太陽電池對太陽光譜的充分利用。業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，這為進(jìn)一步提高該類太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率提供了新思路。

    在鈣鈦礦電池研究上，研究人員采用電化學(xué)等新方法、新工藝制備的器件光電轉(zhuǎn)化率達(dá)14.6%?！盀橥七M(jìn)電池實用化，我們重點開展鈣鈦礦電池大面積打印技術(shù)研究，有望實現(xiàn)打印鈣鈦礦電池從實驗室走向市場?！笔Y克健介紹。

    近十多年來，李永舫院士團(tuán)隊聚焦聚合物太陽能電池光伏材料和器件方面的研究。研究人員提出了使用共軛側(cè)鏈拓寬共軛聚合物吸收光譜的分子設(shè)計思想，設(shè)計和合成了一系列高效二維共軛聚合物給體光伏材料。

    據(jù)悉，最近，使用這類聚合物為給體的聚合物太陽能電池能量轉(zhuǎn)換效率超過了11%，已經(jīng)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。

    解決原油輸運難題

    當(dāng)前，化石能源依然是應(yīng)用最廣泛的傳統(tǒng)能源之一。

    針對我國采用加熱工藝輸送高含蠟原油面臨的環(huán)境污染和安全風(fēng)險，化學(xué)所與中石油管道科技中心共同開發(fā)了一種新型納米降凝劑。

    據(jù)化學(xué)所研究員陽明書介紹，他們從納米材料功能化入手，開發(fā)了一種有機(jī)無機(jī)納米雜化降凝劑。“在25攝氏度下，添加降凝劑的大慶原油表觀黏度下降了90%，凝點下降了16攝氏度?！标柮鲿f。2010年，化學(xué)所實現(xiàn)了這一降凝劑的中試生產(chǎn)。2011年3月，新型納米降凝劑工業(yè)化生產(chǎn)線建成。目前，東北管網(wǎng)“鐵秦線”和“任京線”已開始使用該降凝劑，提升了原油管道輸運的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

    同時，針對如何提高稠油采收率的問題，王金本研究員團(tuán)隊研制出適用于常規(guī)稠油、超稠油和特超稠油的系列功能性兩親高分子體系。據(jù)悉，這一新體系在中石化、中石油、中海油、馬來西亞國家石油公司和羅馬尼亞國家石油公司均進(jìn)行了室內(nèi)評價。評價結(jié)果一致認(rèn)為，該體系具有顯著的耐溫抗鹽能力和優(yōu)異的提高原油采收率性能，技術(shù)水平處于世界領(lǐng)先。

    毋庸置疑，針對人類社會共同面對的能源問題，靈感將在許多化學(xué)研究者腦海中迸發(fā)。研究人員們期待，化學(xué)上的新進(jìn)展能為化解能源問題提供新思路、新路徑。