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鋰電池是電動(dòng)汽車(chē)的關(guān)鍵部件。在世界汽車(chē)大國(guó)你追我趕、逐鹿新能源車(chē)的今天，得鋰電池者得天下。
2023年6月，一塊由我國(guó)自主研發(fā)、能量密度每公斤360瓦時(shí)的固態(tài)鋰電池正式交付給電動(dòng)汽車(chē)的龍頭企業(yè)，在業(yè)內(nèi)引發(fā)熱議。這一進(jìn)展標(biāo)志著中國(guó)在電動(dòng)汽車(chē)大國(guó)的道路上又邁出了重要一步，被認(rèn)為是全球電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的重要里程碑。
鮮為人知的是，到達(dá)這一“里程碑”之前，中國(guó)科學(xué)院物理研究所（以下簡(jiǎn)稱(chēng)物理所）科研團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在鋰電池領(lǐng)域潛心耕耘40余年。
40多年前的中國(guó)，自行車(chē)都還未普及，汽車(chē)對(duì)普通人而言更是可望而不可即的奢侈品。由中國(guó)工程院院士、物理所研究員陳立泉帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)見(jiàn)微知著，意識(shí)到固態(tài)鋰電池的重要性，并前瞻性地進(jìn)行布局，歷經(jīng)艱難曲折，終于推動(dòng)中國(guó)鋰電池工業(yè)實(shí)現(xiàn)了從無(wú)到有、從跟跑到領(lǐng)跑的歷史性跨越。
歲月悠悠、青春不再，如今84歲的陳立泉夢(mèng)想依舊：未來(lái)的中國(guó)天更藍(lán)、路更寬，電動(dòng)汽車(chē)飛馳在大街小巷。
“我們的目標(biāo)一定會(huì)達(dá)到?！泵嫒萸迨莸乃抗鈭?jiān)定、自信滿(mǎn)滿(mǎn)。
1 故事從“轉(zhuǎn)行”開(kāi)始
“我想轉(zhuǎn)向研究超離子導(dǎo)體。目前整個(gè)馬普固體所幾乎都在研究氮化鋰（Li3N），據(jù)說(shuō)可用來(lái)制造汽車(chē)的動(dòng)力電池?！?/p>
1976年末，正在德國(guó)馬克斯·普朗克固體化學(xué)物理研究所（以下簡(jiǎn)稱(chēng)馬普固體所）訪學(xué)的陳立泉給物理所領(lǐng)導(dǎo)寫(xiě)了一封信，申請(qǐng)改變研究方向——從晶體生長(zhǎng)轉(zhuǎn)向固態(tài)離子學(xué)。
“同意！前提是要完成導(dǎo)師交代的晶體生長(zhǎng)任務(wù)?！蔽锢硭I(lǐng)導(dǎo)很快回復(fù)。
這個(gè)決定，讓歷史的航船轉(zhuǎn)變了航向。
在馬普固體所，陳立泉了解到，氮化鋰是一種超離子導(dǎo)體，可以用來(lái)制備固態(tài)鋰電池。用氮化鋰制造的固態(tài)電池能量密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鉛酸電池，未來(lái)有可能應(yīng)用在電動(dòng)汽車(chē)上。因此，深入理解、研究這一材料極為重要。
當(dāng)時(shí)，世界正經(jīng)歷石油危機(jī)，不僅西方社會(huì)陷入二戰(zhàn)后最為嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)衰退，我國(guó)也不得不大量進(jìn)口石油、填補(bǔ)需求缺口。
這更讓陳立泉認(rèn)識(shí)到，替代石油的能源革命一定會(huì)到來(lái)，研發(fā)固態(tài)鋰電池是大勢(shì)所趨。轉(zhuǎn)方向申請(qǐng)得到批準(zhǔn)后，他僅用5個(gè)月的時(shí)間就完成了原計(jì)劃一年的晶體生長(zhǎng)任務(wù)，之后一頭扎進(jìn)固態(tài)離子學(xué)領(lǐng)域，研究超離子導(dǎo)體。
1978年，法國(guó)科學(xué)家米歇爾·阿曼德首次報(bào)道了固態(tài)金屬鋰電池的研究成果。同年，陳立泉返回中國(guó)。兩年后，在物理所大力支持下，國(guó)內(nèi)首個(gè)固態(tài)離子學(xué)實(shí)驗(yàn)室宣告成立，陳立泉正式開(kāi)啟固態(tài)離子學(xué)的相關(guān)基礎(chǔ)研究，向著最終目標(biāo)——固態(tài)鋰電池進(jìn)發(fā)。
此后，中國(guó)科學(xué)院連續(xù)3個(gè)五年計(jì)劃都將固態(tài)離子學(xué)和鋰電池列為重點(diǎn)或重大項(xiàng)目，為這項(xiàng)研究提供了基礎(chǔ)保障。
1987年，我國(guó)啟動(dòng)“863”計(jì)劃“七五”儲(chǔ)能材料（聚合物鋰電池）項(xiàng)目，由陳立泉擔(dān)任總負(fù)責(zé)人，下設(shè)12個(gè)課題組。憶昔撫今，陳立泉很是欣慰：“目前我國(guó)很多企業(yè)都在生產(chǎn)鋰電池，所使用的技術(shù)主要就是由這12個(gè)課題組的科研成果轉(zhuǎn)化而來(lái)的?！?/p>
1988年，第一批固態(tài)鋰電池在實(shí)驗(yàn)室誕生，但其距離商業(yè)化應(yīng)用還非常遙遠(yuǎn)，中國(guó)鋰電池未來(lái)的道路依然布滿(mǎn)荊棘。
進(jìn)入20世紀(jì)90年代，鋰電行業(yè)風(fēng)云變幻。研發(fā)前景不明，到底誰(shuí)能來(lái)做中國(guó)鋰電池的“領(lǐng)航者”？
陳立泉團(tuán)隊(duì)用行動(dòng)扛起了旗幟。
20世紀(jì)90年代中國(guó)固態(tài)鋰電池。
2 轉(zhuǎn)攻鋰離子電池
1991年，日本索尼公司宣布（液態(tài)）鋰離子電池實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。
“固態(tài)鋰電池使用金屬鋰作為負(fù)極材料，而鋰離子電池將鋰以離子的形式藏在碳材料里，更加安全——這是二者的最大區(qū)別?！蔽锢硭芯繂T黃學(xué)杰說(shuō)。他們先“放下”了還不成熟的固態(tài)鋰電池，轉(zhuǎn)而研發(fā)鋰離子電池。
1993年，經(jīng)費(fèi)接續(xù)不上，陳立泉心急如焚地找到中國(guó)科學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)求援：“鋰離子電池非常重要，鋰電池將由此復(fù)活?！敝袊?guó)科學(xué)院給予了最大限度的支持，但研究經(jīng)費(fèi)依然不夠。陳立泉又找到一位敢于冒險(xiǎn)的企業(yè)家才補(bǔ)足缺口，立即開(kāi)始研發(fā)鋰離子電池。
1995年，中國(guó)第一塊A型鋰離子電池在物理所誕生。當(dāng)年12月下旬，黃學(xué)杰結(jié)束歐洲訪學(xué)，回到物理所，趕上了中國(guó)科學(xué)院1996年1月組織的鑒定會(huì)。他受陳立泉邀請(qǐng)，接任固態(tài)離子學(xué)與能源材料課題組組長(zhǎng)。那年，黃學(xué)杰29歲，是陳立泉團(tuán)隊(duì)的“元老”之一。加上他，課題組總共3個(gè)人。
回憶起那段歷史，黃學(xué)杰很是感慨：“那段時(shí)間，‘板凳’都是冰涼的，幾乎干不下去了?！?/p>
當(dāng)時(shí)，與超導(dǎo)、磁學(xué)等國(guó)際熱門(mén)研究方向相比，鋰離子電池屬于“冷門(mén)”，在科研經(jīng)費(fèi)異常緊張的情況下開(kāi)展相關(guān)研究難免受到一些質(zhì)疑。
但黃學(xué)杰不服氣。他問(wèn)物理所領(lǐng)導(dǎo)，如果他們轉(zhuǎn)換賽道做產(chǎn)業(yè)化，所里能否給予更大支持。
黃學(xué)杰這么做的底氣，源于首批鋰離子電池樣品的技術(shù)水平。1996年，中國(guó)科學(xué)院輾轉(zhuǎn)將A型電池樣品送到當(dāng)時(shí)最大的手機(jī)生產(chǎn)商美國(guó)摩托羅拉公司進(jìn)行測(cè)試，很快得到了正面的評(píng)價(jià)結(jié)果。
不過(guò)，那時(shí)實(shí)驗(yàn)室每天做的鋰離子電池?cái)?shù)量還不足10塊，而產(chǎn)業(yè)化之前的中試線至少需要每天生產(chǎn)1000塊。當(dāng)時(shí)課題組的人、財(cái)、設(shè)備極其有限，黃學(xué)杰一籌莫展。
關(guān)鍵時(shí)刻，中國(guó)科學(xué)院鼎力支持，東拼西湊拿出80萬(wàn)元?！翱磥?lái)中國(guó)科學(xué)院是真干！”澳門(mén)一家合作企業(yè)的負(fù)責(zé)人深受鼓舞，投資了中試所缺的600萬(wàn)元。
很快，黃學(xué)杰牽頭引進(jìn)了少量設(shè)備，其余都是自制的。經(jīng)過(guò)消化—吸收—再創(chuàng)新，1997年，鋰離子電池中試工作終于在物理所啟動(dòng)。
為更好地了解鋰離子電池生產(chǎn)的每個(gè)環(huán)節(jié)，陳立泉和黃學(xué)杰親力親為，在這條生產(chǎn)線上當(dāng)了一年多的“工人”，什么臟活、累活都干。
1998年秋，依靠自制的設(shè)備、國(guó)產(chǎn)原材料和中國(guó)人自己的技術(shù)，科研團(tuán)隊(duì)建成了第一條年產(chǎn)量20萬(wàn)支A型圓柱形鋰離子電池的中試生產(chǎn)線。這是中國(guó)第一條正式投產(chǎn)的鋰離子電池中試生產(chǎn)線，解決了規(guī)模化生產(chǎn)鋰離子電池的主要技術(shù)和工程問(wèn)題，為探索我國(guó)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)化道路作出了奠基性貢獻(xiàn)。
同年，黃學(xué)杰發(fā)起成立北京星恒電源有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)北京星恒，2003年遷址，改為蘇州星恒電源有限公司，以下簡(jiǎn)稱(chēng)蘇州星恒）。第一批產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)，標(biāo)志著中國(guó)正式實(shí)現(xiàn)了鋰離子電池商業(yè)化。
“中國(guó)科學(xué)院和科技部支持的快離子導(dǎo)體和固態(tài)電池的研究，為鋰離子電池的研究和生產(chǎn)儲(chǔ)備了知識(shí)、技術(shù)、設(shè)備和人才。由于我們使用自研設(shè)備，不僅大大降低了鋰離子電池的價(jià)格，產(chǎn)品也達(dá)到了同樣的性能?！标惲⑷貞浾f(shuō)。
從此，中國(guó)鋰離子電池的全球競(jìng)爭(zhēng)力顯著增強(qiáng)，并快速躋身世界前三。
3 從跟跑到領(lǐng)跑
當(dāng)時(shí)，物理所生產(chǎn)的電池的市場(chǎng)主要面向兩輪車(chē)，以及電視臺(tái)等媒體的攝影攝像設(shè)備。
黃學(xué)杰講了一個(gè)小“插曲”：2001年，中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)中國(guó)科協(xié)）在長(zhǎng)春舉辦學(xué)術(shù)年會(huì)，時(shí)任中國(guó)科協(xié)主席、第九屆全國(guó)人大常委會(huì)副委員長(zhǎng)周光召和著名物理學(xué)家楊振寧為黃學(xué)杰頒發(fā)了中國(guó)科協(xié)“求是杰出青年成果轉(zhuǎn)化獎(jiǎng)”。頒獎(jiǎng)儀式后，周光召問(wèn)黃學(xué)杰：“鋰電池做得怎么樣？產(chǎn)品應(yīng)用情況如何？”黃學(xué)杰回答：“記者的攝像機(jī)電池就是我們的首個(gè)產(chǎn)品。”
周光召聽(tīng)后，便請(qǐng)相關(guān)同志去看看，參會(huì)的7家電視媒體用的是哪種品牌的電池。結(jié)果令人驚喜：有4家用的都是物理所的電池，另外3家用的是外國(guó)品牌。
周光召倍感振奮，回京后不久就到北京星恒實(shí)地探訪。不僅如此，他還力邀時(shí)任科技部部長(zhǎng)徐冠華到該企業(yè)考察。這極大鼓舞了研發(fā)團(tuán)隊(duì)的斗志，激勵(lì)著他們乘勝前進(jìn)，推動(dòng)中國(guó)鋰離子電池邁上新臺(tái)階。
但是，做攝像機(jī)、電動(dòng)自行車(chē)電池畢竟只是“小目標(biāo)”，制造汽車(chē)動(dòng)力電池才是陳立泉和黃學(xué)杰的終極夢(mèng)想。
隨著時(shí)間推移，基礎(chǔ)研究取得重要突破性進(jìn)展。材料是鋰離子電池的關(guān)鍵，一代材料決定一代電池。對(duì)于一塊電池，制造成本只占20%，材料成本則占80%。
物理所研究員李泓還是博士生的時(shí)候，就發(fā)明了納米硅負(fù)極材料，并申請(qǐng)了世界第一個(gè)納米硅負(fù)極材料專(zhuān)利，這一材料可顯著提升鋰離子電池的能量密度。只是當(dāng)時(shí)納米硅碳負(fù)極技術(shù)完全不成熟，無(wú)法做到中試。
第一代電動(dòng)汽車(chē)電池的正極材料是錳酸鋰，它是由諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主約翰·班尼斯特·古迪納夫于1983年發(fā)明的。1997年，古迪納夫團(tuán)隊(duì)又發(fā)明了更加穩(wěn)定安全的正極材料——磷酸鐵鋰，這是目前電動(dòng)汽車(chē)、電動(dòng)大巴、電動(dòng)船舶等電動(dòng)交通工具使用的主流材料。
物理所在極其有限的科研條件下，研究了鋰離子電池正極材料的制備方法、基本特性和材料性能，不僅制備出正極材料鈷酸鋰、錳酸鋰和三元正極材料，還對(duì)其進(jìn)行改性，使其具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。他們對(duì)磷酸鐵鋰進(jìn)行體相摻雜改性，讓工藝更簡(jiǎn)單、性能更好，并申請(qǐng)了發(fā)明專(zhuān)利，打破國(guó)外原始專(zhuān)利對(duì)磷酸鐵鋰材料的壟斷。
“第一代和第二代動(dòng)力電池由外國(guó)人先做出來(lái)，中國(guó)的鋰離子電池則首先從中國(guó)科學(xué)院誕生。在這個(gè)過(guò)程中，我們實(shí)現(xiàn)了從第一代的跟跑到第二代的并跑?！秉S學(xué)杰和陳立泉在思索，“到了第三代，我們能不能趕超、領(lǐng)先？”
進(jìn)入21世紀(jì)，中國(guó)要力爭(zhēng)在鋰離子電池賽道上跑得更快一些。
向著這個(gè)新目標(biāo)發(fā)力，科學(xué)家需要敢于“下?！?，也要舍得“上岸”。
2006年，蘇州星恒年銷(xiāo)電池兩萬(wàn)余套，達(dá)到收支平衡，同時(shí)產(chǎn)品銷(xiāo)往國(guó)際市場(chǎng)。“市場(chǎng)接受我們的產(chǎn)品了?！蓖?，黃學(xué)杰卸下蘇州星恒技術(shù)副總職務(wù)，返回北京，投身第三代電池的研發(fā)。
2009年，在一次討論會(huì)上，陳立泉作了《中國(guó)鋰電如何突圍》的報(bào)告，提出鋰電突圍取決于三個(gè)方面——對(duì)基礎(chǔ)研究的重視、政府和企業(yè)家的資金投入，以及正確的國(guó)家戰(zhàn)略。鋰電池生產(chǎn)商ATL（寧德時(shí)代前身）董事長(zhǎng)張毓捷聽(tīng)完，馬上與陳立泉擊掌盟誓，“實(shí)現(xiàn)中國(guó)鋰電突圍從ATL開(kāi)始！”2011年，全中資公司寧德時(shí)代橫空出世。
近10年來(lái)，在黨和國(guó)家的大力支持下，寧德時(shí)代等鋰電池生產(chǎn)企業(yè)與科技界通力合作，發(fā)揚(yáng)“三千越甲可吞吳”的精神，使我國(guó)鋰電池實(shí)力迅速上升，產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)性極大增強(qiáng)。2014年，中國(guó)鋰離子電池的國(guó)際市場(chǎng)占有率已為世界第一。近些年，全球排名前十的鋰電企業(yè)中，中國(guó)企業(yè)有6家。
陳立泉和黃學(xué)杰團(tuán)隊(duì)在第三代鋰離子電池的基礎(chǔ)研究上取得了系列突破，其中他們基于鎳錳尖晶石高電壓正極材料研發(fā)的鋰離子電池中試即將完成，能量密度比第二代的磷酸鐵鋰電池提升50%以上，量產(chǎn)后預(yù)期成本也明顯下降。
鋰電池科研團(tuán)隊(duì)正在討論。
4 再次沖擊固態(tài)鋰電池
如今，中國(guó)已經(jīng)成為名副其實(shí)的電動(dòng)汽車(chē)大國(guó)，中國(guó)鋰離子電池產(chǎn)量和產(chǎn)能居全球第一。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2022年，全球70%的鋰離子電池、99%的磷酸鐵鋰正極材料由中國(guó)企業(yè)生產(chǎn)。
中國(guó)鋰電池如何保持世界領(lǐng)先地位？陳立泉心中早有設(shè)想：必須發(fā)展固態(tài)鋰電池?！肮虘B(tài)鋰電池依然是未來(lái)可再充電池技術(shù)的核心。抓住第一機(jī)會(huì)才能掌握主動(dòng)權(quán)?！边@一20世紀(jì)70年代因各方條件不成熟而被擱置的理想，被陳立泉再次提及。他敏銳地察覺(jué)到，是時(shí)候再次向固態(tài)鋰電池發(fā)起沖擊了。
發(fā)展固態(tài)鋰電池，有其必然性。鋰離子電池的能量密度達(dá)到每公斤300瓦時(shí)已接近極限，燃燒與爆炸等安全事故時(shí)有發(fā)生。因此，未來(lái)要想將能量密度提高到每公斤500瓦時(shí)，就必須發(fā)展固態(tài)鋰電池。由于固態(tài)鋰電池是用固態(tài)電解質(zhì)替代液體電解質(zhì)，能夠避免燃燒和爆炸的危險(xiǎn)，安全性大大提高。
陳立泉說(shuō)，放眼世界，美國(guó)寄希望于鋰硫、鋰空等下一代高比能二次鋰電池，同時(shí)希望在下一代鋰電池硅基負(fù)極和層狀多元過(guò)渡金屬氧化物材料領(lǐng)域取得突破；日本、韓國(guó)則在硫化物固體電解質(zhì)研究方面技術(shù)領(lǐng)先、知識(shí)產(chǎn)權(quán)積累深厚，在保持優(yōu)勢(shì)的同時(shí)不斷開(kāi)拓創(chuàng)新。
“下一代鋰電池應(yīng)是全固態(tài)鋰電池。如果我們將全固態(tài)鋰電池技術(shù)攻克了，再去做鋰硫、鋰空電池，相關(guān)技術(shù)難題就會(huì)迎刃而解?！边@一次，陳立泉更加自信。
鋰電池科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)的固態(tài)鋰離子電池（半固態(tài)磷酸鐵鋰儲(chǔ)能電池）儲(chǔ)能系統(tǒng)。
5 固態(tài)鋰電“保持領(lǐng)先”
2013年，陳立泉提出中國(guó)固態(tài)鋰電池的發(fā)展愿景——爭(zhēng)取5年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
中國(guó)科學(xué)院過(guò)去數(shù)十年的研究和產(chǎn)業(yè)化實(shí)踐，為這一愿景打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。為了盡可能利用現(xiàn)有鋰離子電池的生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)工藝，陳立泉和團(tuán)隊(duì)成員提出了“原位固態(tài)化”的方案：在現(xiàn)有的鋰離子電池電解液中增加添加劑，讓正負(fù)極表面的固體電解質(zhì)層變厚，直至液體電解質(zhì)完全變成固體。
2016年，物理所孵化的北京衛(wèi)藍(lán)新能源公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)衛(wèi)藍(lán)新能源）成立，使原位固態(tài)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。2018年，能量密度每公斤300瓦時(shí)的固態(tài)電池進(jìn)行裝車(chē)試驗(yàn)。2019年，衛(wèi)藍(lán)新能源固態(tài)電池產(chǎn)品在能量密度、功率密度和安全性等方面均為世界第一。
愿景的實(shí)現(xiàn)需要攻堅(jiān)克難，為此，物理所團(tuán)隊(duì)持續(xù)奮斗著。
2013年，中國(guó)科學(xué)院?jiǎn)?dòng)戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)（A類(lèi)）“變革性納米產(chǎn)業(yè)制造技術(shù)聚焦”，物理所研究員李泓擔(dān)任其中長(zhǎng)續(xù)航動(dòng)力鋰電池項(xiàng)目的首席科學(xué)家，納米硅負(fù)極材料得到了支持。2017年，溧陽(yáng)天目先導(dǎo)電池材料科技有限公司成立，納米硅負(fù)極材料在工程上加速發(fā)展，并最終實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模量產(chǎn)，為我國(guó)鋰離子電池能量密度超過(guò)每公斤360瓦時(shí)作出了貢獻(xiàn)。
李泓解釋說(shuō)，與石墨材料相比，硅碳作為負(fù)極材料優(yōu)勢(shì)更佳，硅材料的理論質(zhì)量比容量最高可達(dá)每克4200毫安時(shí)，遠(yuǎn)大于石墨的每克372毫安時(shí)，是目前已知負(fù)極材料中理論比容量最高的材料。
“可實(shí)用化的固態(tài)電解質(zhì)材料、固固界面問(wèn)題，以及使用固態(tài)電解質(zhì)材料后現(xiàn)有正負(fù)極材料能否在電池中發(fā)揮得更好，過(guò)去液態(tài)電解質(zhì)不能用的正負(fù)極材料是否有重新應(yīng)用的機(jī)會(huì)，是否有新正負(fù)極材料更適應(yīng)固態(tài)電解質(zhì)……這些都是需要廣泛深入研究的問(wèn)題?！崩钽f(shuō)。
“我們?cè)?0世紀(jì)70年代想做的全固態(tài)鋰電池，今天應(yīng)該可以‘復(fù)活’了。”黃學(xué)杰感到很欣慰，他們?cè)谧鲆患皇聦?shí)證明越來(lái)越好的事情?！翱赡苓€需要10到15年的時(shí)間，全固態(tài)鋰電池會(huì)被越來(lái)越多的企業(yè)和用戶(hù)接受，這一代電池性能與安全性將會(huì)成倍提升?！?/p>
為了加快這一進(jìn)程，陳立泉呼吁，鋰電池企業(yè)應(yīng)盡快與科研單位和原材料企業(yè)合作，解決應(yīng)用新的電池材料及電池體系的科學(xué)技術(shù)和工程問(wèn)題，在短期內(nèi)生產(chǎn)出高能量密度的合格電池產(chǎn)品。同時(shí)，要破除對(duì)國(guó)外裝備和技術(shù)的迷信，盡快用先進(jìn)國(guó)產(chǎn)設(shè)備“武裝”鋰電企業(yè)，增強(qiáng)我國(guó)鋰電產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力?！皩W(xué)術(shù)界、工程界、產(chǎn)業(yè)界聯(lián)手，基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究緊密結(jié)合，加快研究成果產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。”
如今，當(dāng)年的3人小組已經(jīng)發(fā)展成百人大團(tuán)隊(duì)，固態(tài)離子學(xué)與能源材料課題組也成為物理所歷史上唯一成功“復(fù)活”的課題組。
發(fā)展壯大的鋰電池科研團(tuán)隊(duì)。物理所供圖
盡管在所有儲(chǔ)能技術(shù)中，鋰離子電池能量轉(zhuǎn)換效率最高、綜合性能最好，但鋰資源供應(yīng)存在挑戰(zhàn)。目前我國(guó)70%的鋰資源依賴(lài)進(jìn)口，供應(yīng)鏈上存在風(fēng)險(xiǎn)，且難以同時(shí)滿(mǎn)足交通、智能電網(wǎng)和可再生能源大規(guī)模儲(chǔ)能的需求。
“一旦在供應(yīng)鏈上出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)我們損害極大，我們必須開(kāi)辟新賽道，開(kāi)發(fā)不受資源限制的電池體系。鈉離子電池是一個(gè)極佳選擇?！蔽锢硭鍧嵞茉磳?shí)驗(yàn)室主任胡勇勝研究員告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》。
中國(guó)科學(xué)院提前布局鈉離子電池基礎(chǔ)研究，在國(guó)家需要的時(shí)候能夠挺身而出，物理所團(tuán)隊(duì)提出多種新型鈉離子電池正極材料（含銅基氧化物）和負(fù)極材料（煤基碳材料）。兩年時(shí)間里，國(guó)內(nèi)首個(gè)鈉離子軟包電池和圓柱電池在物理所相繼誕生。
2017年，基于物理所核心正負(fù)極材料的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，國(guó)內(nèi)首家鈉離子電池企業(yè)中科海鈉應(yīng)運(yùn)而生。
2019年3月，世界首座100千瓦時(shí)鈉離子電池儲(chǔ)能電站在江蘇溧陽(yáng)誕生。2021年6月，研究團(tuán)隊(duì)在山西太原推出全球首套兆瓦時(shí)鈉離子電池光儲(chǔ)充智能微網(wǎng)系統(tǒng)，并成功投入運(yùn)行。2023年12月，團(tuán)隊(duì)向南方電網(wǎng)交付十兆瓦時(shí)鈉離子電池用于儲(chǔ)能系統(tǒng)試制驗(yàn)證和性能評(píng)估。
“我國(guó)鈉離子電池不論是在材料體系和電池綜合性能等技術(shù)研發(fā)方面，還是在產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)速度、示范應(yīng)用以及標(biāo)準(zhǔn)制定等方面均處于國(guó)際前列，已具備先發(fā)優(yōu)勢(shì)。”胡勇勝說(shuō)。
如今，距離最初陳立泉開(kāi)啟電動(dòng)汽車(chē)電池材料研究已過(guò)去近半個(gè)世紀(jì)。幾十年來(lái)，材料更新、技術(shù)迭代，物理所打造了一個(gè)又一個(gè)電池新高地。唯一不變的，是一代代科研人員勇攀高峰、敢為人先、淡泊名利、潛心研究的精神血脈。
在一次電動(dòng)汽車(chē)論壇上，陳立泉再次描述了他對(duì)電池未來(lái)發(fā)展的期望：“固態(tài)電池大干快上，引領(lǐng)電動(dòng)中國(guó)；鈉離子電池并駕齊驅(qū)，助推能源互聯(lián)。”
2024年新年前夕，國(guó)家主席習(xí)近平通過(guò)中央廣播電視總臺(tái)和互聯(lián)網(wǎng)，發(fā)表了二〇二四年新年賀詞。其中提到，新能源汽車(chē)、鋰電池、光伏產(chǎn)品給中國(guó)制造增添了新亮色。中國(guó)以自強(qiáng)不息的精神奮力攀登，到處都是日新月異的創(chuàng)造。
中國(guó)的鋰電池正突破重圍、勢(shì)不可擋。
（原載于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》?2024-03-11?第3版?專(zhuān)題）
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