エネルギーは人類社会の発展の原動力です。近年、世界的な「カーボンピーク、カーボンニュートラル」の開発目標として、再生可能エネルギーをベースとした大容量エネルギー貯蔵の活用と新エネルギー自動車の普及が避けられない発展傾向となっており、人々の安全、環境保護、高エネルギーの実現が求められています。密度、低コストのバッテリーの需要はより緊急であり、科学者にとっても新世代のバッテリーを探求することにより、より高い要件が提示されています。これに関連して、排水亜鉛イオン電池は、その高い安全性、低コスト、環境への優しさから、最も可能性のある持続可能なエネルギー貯蔵技術の 1 つと考えられています。鄭州大学物理学部教授の李新良氏の研究方向は、この分野と密接に関係している。

李新良は長年にわたり科学研究に専念し、排水電池/ハロゲン電池エネルギー貯蔵システムと電磁波吸収/遮蔽装置の研究開発において一連の革新的な科学研究成果を上げました。」幸いなことに、私の個人的な研究は、利益は国家戦略的発展のニーズと一致しているので、私は困難を克服し、真実と責任を追求してきました。」と彼は述べた。

現実的で科学研究の道を一歩ずつ進んでいく

すべては現実的に行うべきです。それは簡単なことですが、やることは難しいことではありません。李信良の科学研究の道は、ほとんどの普通の学生の描写に似ています。2011 年に鄭州光科大学に入学し、物理学と電子工学を専攻しました。当時、エネルギー貯蔵に関する研究は一般的ではありませんでした。大学時代、彼は夢を持っていましたが、さらに混乱を感じていました。

エネルギー貯蔵研究の徹底的な研究により、Li Xinliang は、この分野の科学研究の成果が真に応用され、変革できることに徐々に気づきました。関連分野の科学研究をさらに学ぶため、卒業後はノースウェスタン理工大学と香港城市大学で修士号と博士号の取得を目指しました。彼の科学研究のキャリアに重要な影響を与えたイン・シャオウェイ教授とジー・チュンヤン教授に出会ったのも後期のことだった。

李新良さんは、卒業後に混乱の時期を経験したと率直に語った。修士課程の家庭教師であるイン・シャオウェイ教授の指導のもと、放射線耐性材料に関する研究の方向性を定め、科学研究の道を一歩ずつ歩み始めた。香港城市大学滞在中、Li Xinliang 氏は、博士課程指導教官 Zhi Chunyan 教授の指導の下、耐放射線材料の研究とエネルギー貯蔵のテーマを組み合わせ、安全なエネルギー貯蔵とフレキシブルなウェアラブル エレクトロニクスに関する研究を実施しました。民生分野および重要分野における国の潜在的なニーズに応えるため。さらに、修士課程の期間中、2 人の家庭教師は李新良に非常に自由な科学研究環境を提供し、李新良が主観的な自発性を最大限に発揮し、興味に突き動かされて常に探索し前進できるようにしました。」科学研究の計画と将来の目標は曖昧でした。彼らの一歩一歩の指導のもと、私は大きく成長しました。彼らの助けがなければ、私がこの科学研究の道に進むチャンスはないと思います」とリー・シンリャンさんは語った。

科学研究をできるだけ早く成果を上げるために、李新良さんは卒業後、香港城市大学 - 香港ビッグジンクエナジー有限公司に入社し、安全なエネルギー貯蔵の科学研究に従事しました。李新良は、実験室から企業アプリケーションへの道のりはまだ長いことをよく知っています。特に実験室での研究結果から量産製品の生産までの過程では、多くの「大規模な」問題が発生し、困難。香港大亜鉛能源有限公司で働いていたこの期間、李新良は科学研究の仕事を問題志向から研究志向、応用志向へと変えようと努め、それが彼の将来の科学研究にもっと包括的な視点をもたらした。トピック。

 現状を踏まえた水系電池研究の革新

2020年9月、中国は2030年までに「カーボンピーク」、2060年までに「カーボンニュートラル」という目標を明記した。

今日、新エネルギーがトレンドになるにつれて、バッテリーは新エネルギー自動車、家庭用電子機器、あらゆる種類のエネルギー貯蔵電源システムに広く使用されています。このような社会背景の中で、李新良氏は科学研究者の責任を担い、関連分野での取り組みに意欲を燃やしている。

ご存知のとおり、新エネルギー自動車に広く使用されているリチウムイオン電池には、高エネルギー密度、小型、軽量、長寿命という利点があります。しかし、リチウム電池は、特に水と酸素環境を隔離するための使用中に非常に高い密閉性を必要とし、電池が衝突、押し出し、その他の電池梱包などに遭遇すると、電池は一連の発熱反応を連鎖的に引き起こし、場合によっては火災や爆発を引き起こす可能性があります。これに関連して、Li Xinliang 氏は、安全なエネルギー貯蔵分野のニーズを満たす、より安全で環境に優しく、より安定した水電池の開発には、電池の安全特性、特にウェアラブル電子機器や体内埋め込み型医療機器に大きな注意が払われると考えています。人体に直接触れるもの。

李新良氏は、排水電池は新しい電池技術であり、内部の安全性と急速な充放電能力を備えており、電池の耐用年数を延ばすことができ、電池は再生可能エネルギーにおけるさまざまな過酷なエネルギー貯蔵/エネルギーシナリオに対処する能力があると述べた。 「エネルギー貯蔵システム、電気自動車、ポータブル電子製品などの分野には、幅広い応用の見通しがあります。」したがって、現在の私たちの研究の主な方向性は、現在の安全なエネルギー貯蔵市場のサプライチェーンのギャップを埋める排水電池を開発することです。リチウムイオン電池。その一方で、将来の研究では、サービスの安全性の動的な評価に複雑な電磁/赤外線背景における放射線問題を含めることも検討しています。」と彼は述べた。

このプロセスにおいて、Li Xinliang氏と彼の研究チームはまず、電池コンポーネントの各部分の高い適応性を確保するために、排水電池の全体的な設計を実行しました。次に、バッテリーの動作をリアルタイムで監視し、異常状態の発生を追跡するために、温度と電圧の監視システム、および過電流と過電圧の保護装置を導入しました。さらに、電極と電解質の修飾を使用して、排水電池の電気化学的性能を向上させながら、排水電池の使用プロセスで起こり得る副反応を低減し、排水電池の安全性と安定性を向上させます。

電解質キャリア — 水は、低コストで再生可能で環境に優しい溶媒です。従来の有機電池の有機溶媒と比較して、水は本質的に安全性があり、コストが低く、環境への影響も少ないです。さらに、水電池も再生可能です。水と金属塩は再生可能な資源であるため、資源消費を削減し、レアメタルの需要を減らすことができます。しかし、水を電解質として使用すると、水の安定電圧範囲が狭く、電極、特に金属の負極と反応して電池寿命が短くなる可能性があるという欠点があります。関連する研究結果に基づいて、Li Xinliang は新しい高エネルギー密度ハロゲン電池の開発にも取り組んでいます。

ハロゲンは、高い酸化還元電位、低コスト、豊富な資源という利点により、電極材料への応用が期待されています。このような背景から、Li Xinliang チームは、可逆多価遷移の変換エネルギー貯蔵システムでハロゲンを実現するための効率的な電解質変調戦略を提唱し、概念実証として従来のハロゲン単一材料に代わる活性ハロゲン源としてより安全なハロゲン化物塩を選択し、多電子変換化学電池をベースとしたこれまでにない高性能ハロゲン電池。一連の科学的研究と探査を通じて、ハロゲン電池のエネルギー密度を元の値の200%以上に高めることに成功し、ハロゲン電池のエネルギー貯蔵容量を大幅に向上させたことは注目に値します。さらに、Li Xinliang のチームが開発した新しい酸化還元機構は優れた低温適応性を示し、ハロゲン電池の応用シナリオを大幅に拡大します。

 態度を冷静にして科学研究を推進する

科学研究、長いですね。李新良氏は、排水型電池の性能向上が一夜にして達成できるものではないことを知っています。「場合によっては、パフォーマンス テストの結果が出るまでに 1 年または数年かかることもあります。その場合、一連の問題が発生します。」問題に遭遇したときは、まず文献を徹底的に読み、他の人の経験や教訓から学ばなければなりません。第二に、私たちは指導者や同僚と話し合い、ブレインストーミングを行う必要があります。それは常に実りあるものになります。」とリー・シンリャン氏は語った。

2023年は李信良の人生にとって新たな転換点となる。今年、30歳になった彼は故郷の河南省に戻り、科学研究活動を行うために鄭州大学物理学部に来た。」 「テクノロジー不況」だ」と彼は言った。科学研究人材の紹介として、河南省、鄭州大学、鄭州大学物理学部は李新良氏の生活環境と科学研究環境に大きな支援を与え、家庭での不安を解消するのに役立った。半年以上が経った今、彼は独自の研究チームを立ち上げましたが、研究基盤に基づいて将来の研究の方向性も決定しました。」 まず第一に、バッテリーの性能と安定性を向上させ、開発することを目指しています。関連する解決策が実現可能かどうかを判断するために、多くの科学研究の実践を通じて、フロンティアの方向性とこの分野の未解決の科学的問題のためのいくつかの探査プログラム。この時期には、いくつかの技術的問題を解決し、いくつかの基本的なイノベーション理論モデルを提唱し、この分野で小さな一歩を前進させる方がよいでしょう。」と彼は述べた。

これからの道は長いです。排水電池技術の開発と探求において、失敗や挫折はよくあることですが、李新良は常に利益があると信じています。同氏は、近い将来、複雑で安全なエネルギー貯蔵に基づいた独自の研究チームを構築し、国の主要な技術的ニーズに研究を集中させ、自らも貢献できるよう努めたいと考えている。」今後数年間で排水電池技術が徐々に市場に参入し、国、社会、一般消費者にとってより信頼性が高く環境的に安全なエネルギーソリューションを提供すると期待しています」と李新良氏は自信を持って語った。