在电池“充放电”之间
甘肃日报
新甘肃·甘肃日报记者 苏家英
李世友研究锂离子电池23年。这块电池,他太熟了。
他常打一个比方:锂离子电池里的金属锂化学性质十分活泼,就像关在笼子里的老虎。笼子可以不断加固,可里面终究是只老虎。这如何让人放心?
摸透这“笼中虎”的脾性,把它“驯”得平稳可控,助它更好适应环境,待它退役以后做好回收处置、实现循环再生,是李世友最关注的问题。
前不久,2026年甘肃省“最美科技工作者”揭晓,兰州理工大学石油化工学院教授李世友入选。这些年,他在电池热失控早期预警、宽温域电解液、退役电池全组分回收等领域持续攻关,在方寸电芯间破解储能产业的现实课题。
一块电池,要经历充电、放电,直到退役回收。李世友的科研路,也循着相似的逻辑:沉潜蓄能、精准释能、循环致远。
2008年,李世友从中国科学院青海盐湖研究所博士毕业,入职兰州理工大学。“在这片土地,我看到红柳在春寒里早早返青,酷暑中耐住干旱,秋风里扛过风沙,严冬里也不枯落,根系往地下钻得极深,在戈壁滩好好活下来。”他说,这原来就是学校“艰苦奋斗、自强不息、求真务实、开拓创新”的“红柳精神”。
扎根这片土地,李世友还看到,甘肃镍、钴、铜等矿产与风光资源禀赋突出。“做储能电池研究,契合区域经济社会发展需求。我就琢磨着,让西北的资源真正留在西北的产业账本上。”
“那几年,行业里追的是电池能量密度、续航里程,成果出得快。电池安全预警、退役回收,既不‘时髦’,也难出漂亮论文。”可李世友偏就选定电池安全与资源循环方向做研究。
踏上这条路,一开始,李世友就给自己和团队立下一条规矩:数据必须真实、可以追溯。
早期,为捕捉电池内部微弱的信号数据,李世友带着学生轮班守在仪器旁。连续三个月,每天16个小时,他们只做一件事:盯着一条条跳动的数据曲线,逐点分析、反复讨论。这些数据是他们后来一切工作的依据。所以,累归累,李世友还是那句话:“实验数据是最硬的道理。”
凭着对数据的这股较真劲,李世友团队推翻了电化学储能领域沿用多年的一个共识。
依据传统理论,电解液分解产生的固态产物会在电极表面累积成膜,这层膜的质量决定着电池的寿命和安全。但基于大量原位测试数据,李世友团队发现,电解液分解还会生成“可溶性中间产物”,该产物在电极表面聚集,会降低添加剂效能,进而干扰固态电解质界面膜的正常形成。
新发现提出后,质疑从两个方向涌来:学界认为它挑战了经典定式,产业界认为它背离了既有经验。李世友团队没有停在质疑里,而是另辟蹊径,把“被动适配材料”变为“主动调控界面”,提出一套提升锂离子电池性能、同时降低制造成本的方案。
“做科研不能怕‘得罪’教科书,要怕的是辜负产业界的期待。”李世友说,“得罪”教科书,最坏不过是多几年争论、受几年质疑;辜负产业界的期待,代价却是现实问题迟迟得不到解决。
基础研究积蓄的能量,终究要释放到产业一线。多年来,李世友常跑企业车间,也常请企业技术人员来实验室对接。
他的科研成果,在电池组里面得到检验——
传统锂离子电池安全预警,依靠监测电池温度和电压,好比给人测量体温和血压。等到这些外部指标出现异常,电池内部往往已从“小病”拖成“急症”,可供处置的时间,只有几秒到几分钟。
为把预警提前,李世友团队研发出“基于电势分辨的原位电化学交流阻抗技术”。一个芯片加上内置算法,就能实时监听电池内部每一次“心跳”,捕捉到热失控苗头,从新能源汽车到兆瓦级储能电站全场景覆盖,为安全处置留有充裕时间。
他的科研成果,在西北大地上得到检验——
“宽温域电解液技术”,针对西北气候而攻关。西北冬季寒冷,电解液在低温下容易“冻僵”,导致新能源汽车出现启动困难、续航缩水、充电缓慢等问题。对此,李世友团队将超声辐照与交变电流化成结合,突破传统锂盐和碳酸酯电解液单独使用的技术瓶颈,让磷酸铁锂电池无需额外添加剂,置于零下40摄氏度极寒环境中,仍能保有七成电量。
“这项技术,放到东北或者高原场景,也站得住。西北的一些‘短板’,有时是我们做科研的长板。”李世友说。
他的科研成果,在国家战略中得到检验——
新能源汽车动力电池“退役潮”即将到来。火法回收靠高温冶炼,能耗高、污染重,锂大量流失;湿法回收用强酸强碱浸取,能回收部分金属,但电解液中的氟、磷等污染物一旦处理不当,便会释放有毒废气。“成本压下来了,环境却守不住。”李世友这样评价传统回收方法。
李世友团队的思路是把电池“吃干榨净”。他们提出“低温萃取—精准转化—闭环再生”的电解液全组分回收方案,实现锂、氟、磷等关键组分近100%回收,并转化为高附加值电池添加剂。“环保账和经济账,不再是二选一,而是同一套工艺里的两个结果。”李世友说,要为国家守住资源安全和生态保护底线,更好地服务国家“双碳”战略。
科研成果接连转化为产业价值,李世友却想得更深。他要让“从产业中来、到产业中去”的科研循环,一直持续下去。近几年,他为团队定下“文献研究—企业调研—痛点定位”的选题路径,常对团队成员说:“要在产业真问题中‘长出’真本领。这样,路才走得远。”