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南都电源陈冬博士:让核电电池实现自主化

作者:中国储能网新闻中心 来源:南都电源 发布时间:2021-12-02 浏览:

中国储能网讯:2020 年底,国家科技重大专项“CAP1400 超大容量 1E 级阀控蓄电池的自主化研制”课题圆满通过验收,我国具有自主知识产权的三代核电 CAP1400 超大容量 1E 级阀控蓄电池研制成功,该成果成功填补了国际空白,技术及产品居国际领先水平。

该国家科技重大专项子课题的负责人,正是南都电源技术中心基础技术研究院副院长陈冬博士。

“当初选择化学专业是觉得化学很神奇,我对实验中的瓶瓶罐罐有着特别的爱好。”说起往事,陈冬笑了。

在北京化工大学读博期间,陈冬师从中国工程院杨裕生院士。杨裕生院士是我国著名的核科学领域专家。他凭借在核科学与放射化学领域的卓越贡献,当选为中国工程院院士。

“在科研中态度要严肃,要求要严格,论证要严谨、计划要严密。”这是杨裕生院士对陈冬的言传身教。陈冬说,自己读博期间特别辛苦,因为导师工作非常勤奋,“学生都受他的影响,习惯性地以实验室为家了。杨老是我一辈子的榜样!”

2013 年陈冬毕业后通过应聘,成为南都电源技术中心的一名研究人员。当时正值锂电池的风口,热潮涌动,但陈冬依然选择从事阀控电池的基础研究。

面对他人的不解,陈冬说:“博士学习期间,导师曾教导我,要客观全面地看待每一种电池技术,无论是锂电池,还是阀控电池,都有适合应用的领域,不能片面地认为哪一种技术更先进。导师的这个观点一直影响着我。”

2015 年,国家科技重大专项“CAP1400 工程设计验证”在实施过程中遇到了技术难题——国内外所有的 1E 级蓄电池均无法满足三代核电 CAP1400 工程的技术要求。此时,上海核工程设计研究院找到了南都电源,希望公司能够承担社会责任,进行1E级蓄电池的技术攻关,实现1E级蓄电池的国产化。

2016 年,南都电源承担了国家重大专项“CAP1400 超大容量 1E 级阀控蓄电池的自主化研制”课题,陈冬作为子课题负责人正式开启了研究的新征程。

核电领域对 1E 级设备的安全可靠性是要求最为严格的,要求 1E 级设备都要通过鉴定。鉴定标准的缺失是制约阀控蓄电池在核电厂 1E 级领域应用的标准壁垒。

相比于富液蓄电池单一、显著的老化因素,阀控蓄电池具有多种失效模式,其老化鉴定研究在国内外也处于起步阶段。因此,研究阀控式蓄电池老化鉴定方法,建立相应的1E级阀控蓄电池的鉴定标准,是课题中最具有挑战性的技术难题之一。

核电领域对陈冬来说是一个全新的课题。“项目刚启动的时候,与上海核工程研究院的研究人员一遍遍沟通交流,并参阅了大量文献,逐步了解了‘鉴定’‘包络’等核电鉴定专业术语。”他说。

没有现成的数据和研究成果可以借鉴怎么办?陈冬就对大量的失效电池进行了解剖,总结了阀控蓄电池所有可能发生的失效模式,深入研究了阀控式蓄电池的失效机理,并基于核电厂 1E 级蓄电池工况,筛选出了 1E 级阀控蓄电池的四个显著老化机理。其中,负极汇流排腐蚀失效的显著老化机理是阀控蓄电池特有的失效模式,国内外还没有相应的老化鉴定方法研究。

陈冬利用自身电化学及材料学方面的知识及经验,创新地提出基于阿累尼乌斯热老化方程,建立负极汇流排腐蚀热老化模型,并通过大量实验及测量,计算得到负极汇流排腐蚀的反应活化能,从而攻克了 1E 级阀控式蓄电池鉴定方法研究中,难度最大的技术问题。

从失效机理研究,到显著老化机理评定,再到负极汇流排腐蚀老化模型的建立及活化能的计算,最终,陈冬成功完成了1E级阀控式蓄电池老化鉴定方法的建立。

在“CAP1400 超大容量 1E 级阀控蓄电池的自主化研制”课题研究中,陈冬编写了《铅酸蓄电池寿命曲线及延寿措施研究》著作 1 本,发表国内外期刊论文 15 篇,获得发明专利 5 项,同时被选拔为杭州市 131 第二层次培养人才。

该项研究也将我国核电 1E 级蓄电池的应用水平提高到国际领先的高度,研制成果可涵盖大部分国内核电机组应用场景,实现了核电 1E 级阀控蓄电池设备国产化。

随着公司业务的发展,如今他正携团队攻克固态锂电的难题,“现在科研发展很快,没有任何一项科研成果能长时间立于最前沿。研究是无止境的,奖项是肯定,更是鞭策。”

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