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科学家风采
从“跟跑”到“领跑”的新能源长征者
——记宁德时代新能源科技股份有限公司首席科学家吴凯

  人物名片
  吴凯,毕业于上海交通大学,博士,教授级高级工程师,宁德时代新能源科技股份有限公司(CATL)首席科学家,同时也是宁德时代创业初期的元老之一,一直致力于动力电池前沿技术创新。在过去十多年中,他带领技术团队在动力电池关键材料、产品设计与集成、制造工艺与装备上取得了国际领先的重大突破,系列创新成果引领了我国动力电池技术的快速发展。由于其在推动国家战略科技创新和能源产业升级进程中的卓越贡献,2023年被党中央、国务院授予首届“国家卓越工程师”称号。兼任全国汽标委委员及其电动车辆分标委副主任委员。入选2023年度中国工程院院士有效候选人、国家卓越工程师(2024年度)、福建省引进高层次A类人才(2016年度)和福建省劳动模范(2018年度)。
  在全球科技领域,2024年的重要新闻人物名单上,宁德时代首席科学家吴凯赫然在列,令人瞩目。1月7日,中国科技新闻学会正式公布了2024年度的“十大科技新闻人物”,吴凯凭借卓越的贡献和在锂电池技术上的重大突破,成功入选。
  吴凯扎根于福建宁德,带领团队从零起步,在短短6年内将宁德时代的动力电池出货量推向全球第一。这一成就不仅创造了中国的新能源汽车产业奇迹,还在国际市场上打破了日韩在锂电池领域的专利壁垒,形成了开放竞争的新局面。
  作为高性能锂电池技术的拓荒者,吴凯的团队通过不断的创新和努力,成功实现了DPPB级超大规模制造,奠定了中国在全球锂电池市场的领导地位。这一快速崛起与中国汽车工业的持续发展密不可分,吴凯正是这一激动人心进程中的中流砥柱。
  吴凯入选2024年度的“十大科技新闻人物”这一消息发布后,在互联网瞬间引发热议,吴凯的名字频频登上热搜,成为科技爱好者与汽车界专业人士津津乐道的话题。从电动汽车的日益普及到智能出行的未来,吴凯的工作正在重塑世界的出行方式,推动清洁能源的革命。
  从第一代钠离子电池,到凝聚态电池,再到全固态电池技术,宁德时代在新能源产业的航线上持续前进,不断闯入创新的“无人区”,占领技术的“无人岛”。作为宁德时代首席科学家,吴凯十年面壁图破壁,全身心投入新能源汽车的攻“心”之战,终于让电动汽车的续航里程提升了10倍,充电时间从将近10个小时缩短到十几分钟。从“陪跑”科技到“领跑”未来,吴凯重走科技长征路,带领中国从“汽车大国”华丽蜕变成“汽车强国”。
  在这个快速变化的时代,宁德时代和吴凯的故事绝不仅是一个科技新闻,更代表着中国制造的崛起和未来移动出行的新方向。我们期待在不久的将来,看到更多来自吴凯和他的团队的创新成果,为全球汽车工业注入新的活力。
  一体两翼做电池
  发展新能源汽车,应用新能源电池,是承接能源结构调整和实现“双碳”目标的必由之路。动力电池是新能源汽车的心脏,决定了新能源汽车续航里程、安全性、可靠性等核心指标,新能源汽车产业从政策驱动转向市场驱动,动力电池的高水平发展起到了关键性作用。
  宁德时代自2011年成立以来,深耕动力电池和储能电池的研发和制造,在电池安全技术、能量密度、充电倍率、循环寿命等关键技术上实现全球引领,仅用6年时间就登顶全球动力电池出货量第一名,2023年市占率达到36.8%,电池出口近70个国家和地区,全球每三辆新能源车就有一辆搭载宁德时代电池,宁德时代已经成为我国高科技制造的崭新名片。
  宁德时代所在的宁德市,过去一直是偏居一隅的普通地级市,直到十多年前,吴凯和一批满怀热忱的创业者来到宁德,扎根在这片土地,他们埋头苦干,踏上动力电池领域的科技长征路。通过在动力电池关键材料、产品设计与集成、制造工艺与装备等多个维度取得的重大突破,不仅让“宁德时代”成为这座小城的金字名片,更是成为一艘强劲的新能源动力“领航舰”,引领中国新能源产业破浪前行。
  作为宁德时代创业初期的元老之一,吴凯担任宁德时代首席科学家和电化学储能技术国家工程研究中心主任,负责动力电池的技术和制造攻关重任,长期致力于动力电池前沿化学体系、高效系统集成、高速高精制造和工程应用技术领域研究工作,具有深厚的学术造诣和丰富的实践经验,是我国动力电池技术创新和制造工程的领军人物。
  动力电池材料体系是典型的复合多尺度异质系统,性能取决于多个不同尺度的联合效应,机理复杂难辨。在制造方面,动力电池制造属极精密超高速的控形控性制造,涉及物理、材料、电化学、机械等多个学科的交叉和融合。对此,吴凯认为,万变不离其宗,核心是电池的一体两翼。
  一体是安全,电池是能量存储和转换的核心,需要极致的安全和可靠。吴凯和他的团队揭示了动力电池安全问题的核心诱因,破解了高比能动力电池的高安全世界难题。提出在电池内构筑“泛在保险”新思路,发明了亚微米金属复合高分子功能集流体,实现了电池单体内短路不起火不失控。发明了高温烟尘与高电压网络分离的新技术,实现了电池系统无热失控热蔓延的高安全。因在电池安全技术上做出的突出贡献,吴凯荣获2023年欧洲专利局颁发的欧洲发明家奖。
  两翼是性能和成本。电池的能量密度是提升整车续航里程的关键,2015年以前,由于新能源汽车续航普遍仅为200余千米,新能源汽车推广异常艰难。吴凯带领团队解决了三元材料沿晶界破碎和释氧的问题,创制了单晶镍钴锰三元高比能动力电池新材料,使电芯的比能量率先突破300Wh/kg,使得整车续航里程有了大幅提升。在制造领域,吴凯开创了方形卷绕式全极耳型动力电池新工艺,建成国际领先锂电池超大规模制造工艺装备体系,并将产品缺陷率管控做到了PPB(十亿分之一)级,将动力电池质量水平提升了3个数量级。正是因为电池的多、快、好、省,我国新能源汽车产业得以扬帆远航。
  截至2024年7月,吴凯已获国内外授权专利371件。以第一完成人,获得国家科学技术进步奖二等奖、福建省科技进步奖一等奖、中国汽车工程学会科技进步奖特等奖、中国汽车工程学会技术发明奖特等奖等奖项。
  持之以恒攀高峰
  当前,动力电池作为新能源汽车产业发展的核心,已成为全球科技竞争焦点,各国均投入巨大人力物力进行研发。面对激烈的竞争环境,吴凯认为,动力电池的研发和制造创新就如同一场新时代的科技长征,要有持续在科技无人区前进的定力。“创新就是要做人无我有,我们现在做到了第一,接下来就要想技术储备能不能领先别人一年,如果能够领先别人一年,那能不能做到领先两年,电池潜力巨大,我们只争朝夕。”
  近年来,吴凯带领团队通过智能化产品研发与设计平台,持续创新高比能、超快充、高安全、长寿命等新技术,研发了高比能高安全的凝聚态电池、超快充的神行电池,第一代钠离子电池、兼具三元和磷酸铁锂优势的M3P电池等,引领全球动力电池技术方向。对于动力电池的未来,吴凯正与团队围绕固态电池等前沿化学体系展开技术攻坚,并取得了一系列进展。
  经过短短的十余年,我国新能源汽车和动力电池产业实现了从跟跑到并跑再到领跑的华丽转身。宁德时代团队作为时代先锋者,率先看到国家绿色发展的决心以及交通电动化和能源清洁化的巨大市场潜力,立志依靠技术性能优势以及精益求精的制造优势,做出世界一流的动力和储能电池。他们作为中国动力电池领域的强劲技术领航者,用坚持和自信,不仅为中国新能源汽车插上腾飞的翅膀,更为全球能源转型贡献出中国智慧和力量。
  谈起动力电池的未来,吴凯满怀憧憬。全固态电池、钙钛矿电池、无贵金属电池等等,宁德时代团队还在电池技术的前沿持续探索。“面对热爱的事,我们愿持之以恒把它做好。”吴凯说,每一位科学家都有属于自己的使命,虽然各有不同,但最终一定是汇聚到人类进步的长河当中,所以无论如何,请坚持下去,无畏质疑、使命必达。 (来源:人民日报、中国科协之声、咸宁新闻网)