首席科学家钟发平:构建绿色生态体系 发展储能新质生产力

2024-04-21 14:00:25
来源: 时代在线


民以食为天,食以安为先。食品安全离不开标准化的生产加工,更离不开源头的水源与土壤保护。4月20日,中原食品实验室科学家大会在河南省漯河市隆重举行。由4位中国工程院院士和70余名专家学者组成的“学术天团”围绕食品安全、环境健康等展开交流。

针对新能源与储能产业在爆发式增长过程中面临的产业发展与资源、环境承载量之间的矛盾,以及由此导致的环境保护与职业健康课题,本次科学家大会特别邀请了先进储能材料国家工程研究中心主任兼首席科学家钟发平做主旨报告。

挑战:ESG规则下,储能产业面临七大课题

近年来,世界各国政府近年来纷纷基于自身国情,制定并推进ESG相关的立法与政策。这些政策均与气候变化、环境保护、能源转型密切相关,体现了国际社会对ESG重要性的认识和对可持续发展的关注。

当天,钟发平在《ESG规则下储能产业可持续发展的挑战与对策》的报告中指出,在能源安全战略和“3060”双碳目标的共同驱动下,我国的储能产业迎来了打造国际优势产业集群和产业绿色生态样板工程的历史性机遇,有望形成超万亿级市场的独立赛道,但也带来了能源消耗、环境污染和碳排放压力。

在ESG规则下,储能产业面临着七大核心课题,包括能源消耗与碳排放、供应商管理与材料采购、循环材料使用与废弃物回收、技术创新与发展、污染物与废弃物排放、劳动安全与健康、产品安全等。特别是在储能电池(以锂电池为主)原材料的采选冶、电芯制造和退役电池回收等环节,存在高污染、高能耗、高碳排放问题,其中又以资源获取和退役电池回收环节最为突出。

以退役电池回收为例,由于电池正负极中含有多种重金属以及无机、有机化合物,电解液中的六氟磷酸锂在空气环境中容易水解产生五氟化磷、氟化氢等有害物质,若不能有效回收处理,将会对人体健康造成伤害,对空气、土壤、地下水和生态系统造成污染。同时,我国废旧锂电池回收行业目前还存在“小、散、乱”的局面,众多的“小作坊”企业以环境污染、安全隐患、损害职业健康作为代价,严重影响了废旧锂电池回收市场秩序。在技术端,传统回收工艺也仍然没有较好解决效率、排放和成本问题。在资源端,我国镍、钴、锂等战略性矿产资源的对外依存度高,安全高效的退役电池回收是提升资源保障能力的有效路径,是潜力巨大的城市矿山。对此,中国工程院外籍院士、南方科技大学工学院院长徐政和表示,为了保证资源安全,避免环境污染问题,电池回收势在必行。为此,他和团队自主创新了可控闪碎技术。该技术利用废旧电池的残余能量,对电池进行高效破碎,实现“绿色再生”,具有安全可靠、节能环保、工艺简单、易于工业化的特点。

在国际市场,全球对储能电池全生命周期环境影响的关注也正与日俱增。欧盟《新电池法规》对电池的生产与回收提出了更加严格的要求,形成了绿色壁垒。在新的国际规则之下,我国储能企业如未能及时形成有效的应对举措,可能导致再生原材料供应不足,无法满足法规规定的最低碳足迹要求,制约我国企业参与储能产业的国际竞争。

同时,在新能源汽车与储能市场的双重拉动下,锂电市场规模仍将不断扩大,原材料需求亦在持续提升,而电池“退役潮”也即将来临。因此,我国的资源获取和退役电池回收的压力还将持续加大,亟待通过绿色低碳转型提高产业链的全要素生产率,保障资源供应,提升环境友好度。

对策:全局思考协同破局 发展绿色生产力

如何实现发展方式的绿色低碳转型?中国工程院院士贺泓代表给出的答案是技术革新和产业升级要从全链条着眼,统筹考虑产业链、创新链的上下游、前后端,聚焦薄弱环节快速攻关,进一步促进技术衔接、产业协同,消除短板效应。

殊途同归的是,钟发平提出,单一个体、单一环节、单一政策的方式难以打通储能产业发展过程中面临的多重课题。唯有站在产业发展的全局思考,以科技创新、模式创新、体制创新为驱动,构建从“自然矿山-电池材料-动力及储能电池-电池回收”全链闭环的绿色低碳循环生态体系,发展绿色生产力,方能破解储能产业高速发展与环境保护、职业健康之间的矛盾,推动产业高质量发展。

为此,他积极推动成立区域性的产业联盟、产业集群、创新联合体和绿色生态产业基金,打造环保、健康、绿色的储能产业生态体系。依托先进储能材料国家工程研究中心、国家轻工业电池及储能材料质量监督与检测中心这两个国家级科研平台,钟发平成功组建了由中南大学、国家纳米科学中心、金川集团、武汉大学、中创新航等15家单位组成的储能产业创新联合体,进行储能产业标准制定、质量监督与检测评价、共性技术研究和共享,开展战略性、前沿性、颠覆性绿色科技创新,发展绿色低碳产业和供应链,提升我国储能在全球高端供应链分工中的话语权。

实践:多学科交叉创新,打造储能新质生产力

绿色发展是高质量发展的底色,新质生产力本身就是绿色生产力。钟发平通过科技创新促进生产力的结构功能与效率变革,加快推动发展方式绿色低碳转型,以绿色发展新成效持续激发新质生产力发展新动能。

针对储能产业在金属资源提取和废旧锂电池回收资源循环再利用过程中存在的高污染、高能耗、高碳排放问题,他带领先进储能材料国家工程中心的研发团队,融合物理学、化学、冶金学、材料学等,开展多学科交叉创新,创造性开发了基于绿色冶炼和多金属联产的高效绿色提取高技术,有望实现三废无害化、减量化、资源化,锂收率由65%提升至85%,确保了生产过程的绿色环保、节能高效。在退役电池回收领域,其团队还研发了“一步法”废旧锂离子电池回收工艺,基于电池的物质组成特点分析,创造性地实现工艺流程极简化、回收反应条件温和化、高价值物质高收率化,锂回收率可达 95%以上,酸碱用量减少60%以上,废水排放减少 50%以上,从废旧电池到成品电池材料的全流程成本降低 30%以上。

通过持续创新,钟发平及其团队积极通过发展环境友好型、资源节约型的新质生产力,构建从自然矿山到城市矿山的循环生态体系,突破电池产业的上游资源依赖瓶颈,推动循环经济和绿色产业发展,共同保卫蓝天、碧水、净土,助力储能产业低碳化、高质量发展。

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