用催化之手“點石成金”，讓廢舊電池重獲新生，讓氫能走向千家萬戶，讓AI為儲能系統(tǒng)裝上“智慧大腦”……在能源革命與“雙碳”目標(biāo)交匯的關(guān)口，一座隱于大連星海之畔的實驗室，正展開著一系列實驗研究。
實驗室內(nèi)，一塊塊正在接受“體檢”的電池，連接著屏幕，閃爍著跳動的曲線，講述著能源循環(huán)再生的故事。
“電池是能源的血液，回收就是血液的循環(huán)。”能源催化轉(zhuǎn)化全國重點實驗室主任陳忠偉指著剛再生的三元正極材料電池的循環(huán)曲線告訴封面新聞記者，“用這種材料做成的電池，在充放電1000次之后，電量仍然能達(dá)到全新狀態(tài)的92%。這意味著退役鋰電正極不僅能再生，還能升級為下一代材料，真正實現(xiàn)‘變廢為寶’。”
封面新聞記者走進(jìn)中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所能源催化轉(zhuǎn)化全國重點實驗室，探訪這支170余人的科研團(tuán)隊，是如何從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)落地，構(gòu)建覆蓋“材料—電池—系統(tǒng)”的全鏈條創(chuàng)新體系，為中國能源自主創(chuàng)新注入強(qiáng)勁動力。
能源催化轉(zhuǎn)化全國重點實驗室主任陳忠偉接受封面新聞記者采訪。（封面新聞攝像記者 徐瑛蔓拍攝）
聚焦能源安全 實驗室貫通“三大方向”
“能源催化轉(zhuǎn)化全國重點實驗室，主要是聚焦國家能源安全，面向國家的‘雙碳’目標(biāo)來凝練主攻方向。”陳忠偉向封面新聞記者介紹，“我們以催化科學(xué)為基礎(chǔ)，圍繞三個應(yīng)用方向展開：一是化石能源低碳利用，二是電化學(xué)與儲能，三是氫能與多能融合。”
催化劑，被譽為化學(xué)工業(yè)的“心臟”。陳忠偉表示：“利用催化劑可以加速化學(xué)反應(yīng)、降低反應(yīng)所需能量，催化技術(shù)對整個GDP的貢獻(xiàn)能占到20%以上。”而“轉(zhuǎn)化”，則意味著能量的形態(tài)變革，是能源利用的核心環(huán)節(jié)。實驗室的三大方向，正對應(yīng)著能源革命的關(guān)鍵戰(zhàn)場：讓傳統(tǒng)能源更清潔，讓可再生能源（如綠氫）成為可能，讓電能存儲更高效、更安全。
其中，與普通人生活聯(lián)系最緊密的，莫過于電化學(xué)儲能，即電池。“每個人都在使用，手機(jī)、電腦、電動車，還有正在快速普及的儲能電站。”陳忠偉指出，2025年中國電動車銷量已超過傳統(tǒng)燃油車，占比超50%，電池已成為能源體系中的“血液”。
如何讓能源體系中的“血液”更安全、續(xù)航更長、壽命更久，并能實現(xiàn)綠色循環(huán)？陳忠偉告訴封面新聞記者，團(tuán)隊正在布局另外一種電源技術(shù)——氫電耦合電源技術(shù)，將燃料電池跟氫電池進(jìn)行耦合，共同發(fā)揮優(yōu)勢。
從“電池血液”到“循環(huán)再生”：破解退役電池資源困局
隨著新能源汽車與儲能產(chǎn)業(yè)爆發(fā)式增長，動力電池回收已成為資源安全與環(huán)境保護(hù)的關(guān)鍵課題，而陳忠偉團(tuán)隊自主研發(fā)的“一步法”電池回收工藝，正為這一難題提供“中國方案”。
“傳統(tǒng)鋰離子電池回收依賴‘溶解—萃取—除雜’三步法，流程復(fù)雜、能耗高、污染重。”陳忠偉告訴封面新聞記者，團(tuán)隊創(chuàng)新提出“選擇性浸出+共沉淀”策略，將三步流程壓縮至一步，在連續(xù)反應(yīng)體系中完成前驅(qū)體再生。2024年底，團(tuán)隊利用有機(jī)酸快速溶解正極材料，鎳、鈷、錳萃取率超過99.8%，雜質(zhì)去除率超過97%，成本僅為傳統(tǒng)方法的三分之二。
“這意味著退役鋰電正極不僅能再生，還能升級為下一代材料，真正實現(xiàn)‘變廢為寶’。”陳忠偉表示。該技術(shù)使回收效率超過99%，成本降低近40%，污染顯著減少。目前，團(tuán)隊已建成噸級再生正極材料中試線，并為多家電池企業(yè)供貨，其中某儲能企業(yè)使用再生中鎳三元材料后，電池成本降低32%，循環(huán)壽命提升20%。未來，千噸級示范線也已進(jìn)入規(guī)劃階段。
AI賦能儲能：“電池數(shù)字大腦”守護(hù)能源安全
在儲能電站的控制中心，大屏幕上跳動著每一組電池的實時狀態(tài)曲線，仿佛一顆顆“心臟”在數(shù)字世界中規(guī)律搏動。這套由陳忠偉團(tuán)隊與雙登集團(tuán)聯(lián)合研發(fā)的“儲能AI智眸系統(tǒng)”，不久前剛榮獲2025年度國際儲能創(chuàng)新大賽“創(chuàng)新典范TOP獎”，是“人工智能+儲能”深度融合的生動實踐。
更令人矚目的是，團(tuán)隊開發(fā)的深度學(xué)習(xí)模型，僅需15個充電周期數(shù)據(jù)，就能將電池剩余使用壽命預(yù)測誤差控制在5.40%以內(nèi)。該系統(tǒng)已部署于西藏、華北、新疆等多地儲能電站，從高原極端環(huán)境到工商業(yè)儲能場景，實現(xiàn)“從電芯到電站”的全維度智能管理。
早在2019年，陳忠偉提出“從源頭到回收端的閉環(huán)創(chuàng)新體系”，前瞻性地布局人工智能在電池領(lǐng)域的應(yīng)用研究，構(gòu)建電池全鏈條的研究體系，覆蓋電池材料、儲能機(jī)理和綠色再生全過程。
這一理念精準(zhǔn)對應(yīng)了國家能源革命的需求。2025年2月10日，工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展改革委等八部門聯(lián)合印發(fā)的《新型儲能制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動方案》明確提出，要推動新型儲能制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，把深化新型儲能供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革與擴(kuò)大內(nèi)需有機(jī)結(jié)合。
前瞻布局未來：固態(tài)電池與氫電耦合開啟能源新紀(jì)元
“能源革命必然帶動工業(yè)革命。”陳忠偉在采訪中強(qiáng)調(diào)。實驗室圍繞“應(yīng)用一代、儲備一代、研發(fā)一代”的全鏈條布局，已在下一代電池技術(shù)上取得關(guān)鍵突破。
在固態(tài)電池領(lǐng)域，團(tuán)隊發(fā)展出復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)隔膜及界面柔性粘結(jié)材料，解決固態(tài)電池界面相容性與機(jī)械強(qiáng)度難題，實現(xiàn)寬溫域（-40℃至80℃）工作。2025年初，團(tuán)隊研發(fā)的低溫電池在漠河-36℃環(huán)境下仍保持85%以上容量，成功應(yīng)用于無人機(jī)飛行驗證。
面向低空經(jīng)濟(jì)與機(jī)器人等新興場景，團(tuán)隊率先布局“氫電耦合電源系統(tǒng)”，將燃料電池的高能量密度與鋰電池的高倍率性能結(jié)合，系統(tǒng)能量密度已達(dá)600Wh/kg，下一代目標(biāo)指向800-1000Wh/kg。“我們提供的是‘強(qiáng)勁的心臟’。”陳忠偉告訴封面新聞記者，該技術(shù)已授權(quán)某上市公司產(chǎn)業(yè)化，并成立大連維克森公司推進(jìn)量產(chǎn)，助力飛行汽車、重型無人機(jī)等產(chǎn)業(yè)解決動力問題。
從退役電池綠色再生，到AI智控儲能系統(tǒng)，再到面向低空經(jīng)濟(jì)的氫電耦合動力，能源催化轉(zhuǎn)化全國重點實驗室正以“催化科學(xué)”為筆，以國家需求為紙，繪制出一幅能源自主創(chuàng)新的壯闊畫卷。
創(chuàng)新不限于實驗室，更通往未來。“從2008年底開始布局鋰電池的研發(fā)，那時候全世界的電動車才起步。”陳忠偉笑著說：“經(jīng)過十幾年的發(fā)展，我國電動車相關(guān)技術(shù)已經(jīng)處于第一梯隊的領(lǐng)先水平。作為見證了這個發(fā)展歷程的科研人員，我很榮幸看到這個局面，也希望隨著新能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，我們能更好地把科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)結(jié)合，為能源革命注入澎湃‘動力’。”
