更新时间：2024-09-21 02:53
陈永，男，1975年生，博士，中国科学院电工研究所储能技术研究组组长，fcvVEG模式的倡导者。匈牙利德布勒森大学访问科学家，固态反应与扩散中匈国际合作项目中方负责人。兼任中国先进成形技术与装备国家重点实验室特聘研究员，青岛新能源材料与技术应用国际论坛学术委员会委员，北京动力锂离子电池技术及产业发展国际论坛学术委员会委员，葡萄牙固体与液体中的扩散国际会议学术委员会委员，匈牙利扩散与应力国际会议学术委员会委员。
（1）提出使用原子在不同格点的停留时间差异来表达合金有序度的思想，并给出计算公式。
到目前为止，有序合金扩散理论尚存在两个重要的问题有待突破。一是如何正确理解原子的热扩散运动与合金中原子有序排列之间的矛盾；二是能否将扩散系数以外的其它理论参量与原子跳跃迁移的相关实验测量联系起来。为了解决这两个问题，陈永翀建议使用原子在不同格点的停留时间差异来表达合金的有序度参量。当原子在反结构晶格位置的平均停留时间很短时，原子完全可能以最近邻跳跃的方式在有序合金中迁移而不破坏原子的长程有序排列。以B2-NiGa有序合金为例，根据Ni原子格点停留时间的赝弹性中子散射实验测定，计算1403K温度时B2-NiGa合金的有序度为78.9 %。格点停留时间的概念对于理解有序合金中的原子扩散方式有重要意义。
（2）突破传统的固体化学扩散理论，提出新的固体互扩散生长理论，为扩散理论处理化学计量比相的生长和扩散应力等问题提供了系统的理论分析方法。同时，应用该理论，建立了能够描述固态反应周期层片型结构形成机理的扩散应力模型。
1982年，荷兰埃因霍芬技术大学Frans van Loo教授课题组在三元扩散偶实验中偶然发现了一种特殊的固态反应周期层片型结构。该结构被认为是最为复杂的固态反应扩散现象，其形成机理一直是个迷。1995年第一届扩散与应力国际会议（匈牙利）期间科学家们曾集中讨论了固态反应周期层片型结构的形成机理，当时尚无合理解释。
研究工作首先以质量不守恒的开放流点概念为基础，通过推导描述固体互扩散生长的普适方程，建立了新的固体互扩散生长理论。基于扩散普适方程，通过反应边界条件的约定和86个方程的推导，建立了描述固态反应周期层片型结构的扩散应力模型和计算机模拟数据库。理论模型给出了结构生长的定量描述，并定性解释了目前为止发现的所有重要实验事实，弄清楚了固态反应周期层片型结构特殊的形成机理。相关研究对于溶胶凝胶反应体系及地质体系发现的Liesegang现象的机理研究也有重要参考价值。
（3）在固态反应结构研究领域有重要发现：基于扩散应力模型的推测，2012年在锌铜Ti三元系中发现了10个反应扩散新体系能够形成周期层片结构，并首次发现了新的第四类固态反应结构：羽毛状结构（Feathery structure），该发现对于人们理解多元固态反应扩散区的形貌组织演变规律具有重要的科学价值。
目前普遍已知的固态反应扩散区形貌有三类：简单层片结构、束集结构和周期层片结构。2012年，陈永翀研究团队在Zn/CuTi2扩散偶中发现了新的第四类固态反应结构，定义为羽毛状结构（Feathery structure）。初步分析认为，羽毛状结构由束集结构和周期层片结构在平行于反应扩散面的方向交替构成，是周期层片结构不稳定界面生长的结果。羽毛状结构的发现具有重要的科学意义，因为通过不同形貌结构对比分析后，我们可以发现原来这四类结构完整地体现了三元反应扩散由简单到高级的动力学演变规律：简单层片结构的界面不稳定生长形成了束集结构，束集结构的界面不稳定生长形成了周期层片结构，而周期层片结构的界面不稳定生长则形成了羽毛状结构。
（4）理论研究工作指出经典的Nabarro-Herring扩散蠕变模型的理论基础存在问题，提出新的扩散蠕变模型，在2011年7月法国举行的DiMat2011国际会议上就该方向做了特邀主题报告，研究工作对于晶体材料的位错攀移理论和高温蠕变数字技术研究可能有重要影响。
Nabarro-Herring蠕变模型一直被认为是解释合金高温扩散蠕变的经典理论模型。然而，在上个世纪末，O. A. Ruano等人在分析当时几乎所有已知合金高温低应力条件下的蠕变试验数据后发现，按Nabarro-Herring扩散蠕变模型计算的蠕变速率数据与实验结果吻合度都很不理想，有的甚至相差1000倍。理论研究工作认为，由于Nabarro-Herring扩散蠕变模型仅仅考虑了几乎不可能存在的空位扩散流，忽略了不均匀力化学势场导致的原子扩散流，因此在定量处理多晶材料的高温低应力蠕变数据时有很大偏差。高温低应力条件下多晶材料的扩散蠕变可以认为是静水应力作用下的体积蠕变和非静水应力作用下的形状蠕变的叠加。由于位错、晶界等非平衡缺陷的存在，在外界应力的作用下，实际材料中原子的力化学势场分布并不均匀相等，从而导致不同区域之间原子扩散流的产生，材料发生扩散蠕变。新的理论模型定性解释了晶界无沉淀区（denuded zones at 晶粒 boundaries）的形成机理，并给出了单晶材料Harp-Dorn蠕变现象的理论解释，认为这是非静水应力作用下形状蠕变的结果。
（5）基于fcv产业发展的困境认识，提出未来电动汽车技术发展与商业实现的VEG模式（Vehicle—能量 station—Grid，简称VEG），进行相关电池技术与电池材料的研发。
不同于美国Amory B. Lovins和Willett Kempton提出的V2G模式（Vehicle to Grid，简称V2G），在VEG模式中，电动汽车充电方式由用户自己选择，可以在能量站快充，也可以在停车场或家庭车库进行慢充；能量站安装有低成本长寿命的MW级储能电池，能够从电网充电储存电量后，给fcv快速充电；同时，能量站能够与电网互动，用于电力调峰或调频。与V2G模式相比，VEG模式有以下优势：1．VEG要求电动汽车必须能够实现安全快速充电，但充电方式由用户自己选择，电动汽车可以在能量站快充，也可以在停车场或家庭车库进行慢充，这样更方便用户的出行和使用；2．VEG模式增加了位于电动汽车与电网之间的分布式能量站，可以为电动汽车提供快充服务，并能参与电网调峰或调频，这种集中储能及供能方式更有利于管理；3．VEG模式并不要求fcv直接参与电网调峰或调频，避免了动力电池的过度损耗，并减少了车网互联的基建成本。
自1996年以来，一直从事固态反应扩散与电池材料技术的研究工作。提出了新的固体互扩散生长理论，为描述固相生长规律和处理扩散应力问题提供了系统的理论分析方法；建立了描述固态反应周期层片型结构形成机理的扩散应力模型，解决了二十五年来困扰固态扩散理论界的难题；开发了先进的液相混合与固相合成一体化生产技术，项目成果荣获2009年国机集团科学技术二等奖，项目技术已实现产业化生产；参与研制的锰酸锂动力电池成功应用于北京2008年奥运会用新型电动公交车；2010年底开始锂离子液流电池技术的研究，已经建立小型示范系统。发表论文30余篇，申请专利20余项。
陈永翀发表了多篇学术论文，包括在《Journal of Atomic \u0026 Molecular Physics》《Mat. Sci. Eng. A》《北京大学学报》《金属学报》《Defect \u0026 Diffusion Forum》《Diffusion \u0026 Defect Data》《Intermetallics》《Procedia Engineering》《Materials Letters》《稀有金属》《储能科学与技术》等期刊上发表的论文，涉及固态反应扩散、扩散应力、固态反应周期层片型结构、扩散蠕变理论、电动汽车技术发展与商业模式探索等领域。
[1] 一种新型锂离子液流电池, PCT/ZL2015/071125, 2019-03-19。
[2] 一种锂浆料电池反应器, ZL201510164222.1, 2019-03-29。
[3] 一种锂浆料电池电芯及模块, PCT/ZL2017/075925, 2020-12-15。
[4] 一种注液量可控的高电压电池及其制备方法，ZL201510105352.8，2018-11-13。
[5] Yongchong Chen, 创新科学突破奖（Award for Groundbreaking Innovation），英国皇家工程院/牛顿基金，2019.10。
[6] 陈永翀, 2019年一带一路创新设计百强奖，工信部国际经济技术合作中心。
[7] Yongchong Chen, 创新领军人才项目第二名，英国皇家工程院/牛顿基金。
国家自然科学基金，锂浆料电池的失效机理与修复再生研究，2020.01-2023.12。
国家电网有限公司总部科技项目，极端环境车载移动储能方舱关键技术研究，2020.01-2021.12。
国家自然科学基金国际（地区）合作与交流项目，中英可持续电力研究研讨会，2019.06-2019.12。
北京市科技新星计划交叉学科合作课题，基于相变开关复合材料的锂电池新型温度管理技术研究，2019.11-2021.12。
国家能源局能源规划课题，储能关键技术及应用发展趋势研究，2019.04-2019.08。
北京市科技计划项目，锂离子液流电池技术研究, 2016.01-2018.12。
国家自然科学基金，基于集流内阻解耦模型的锂离子液流电池研究，2015.01-2018.12。
中国-匈牙利政府间合作项目，几类重要纳米复合薄膜的扩散互混反应研究，2013.04-2015.04。
国家863项目子课题，储能电站用高效率长寿命磷酸铁锂电池，2013.01-2014.12。
陈永翀.东方财富网.2022-01-23