“鋰電池之父”——陳立泉院士：四十余載，致力于中國鋰電研究

導讀

陳立泉院士是我國首位鋰電池材料領域的院士。他曾是物理所高溫超導材料研究的負責人，首次發現了70K超導跡象，研制出世界領先水平的高溫超導材料。1997年9月，他首先完成了我國第一條鋰離子電池中試生產線，解決了鋰離子電池規模化生產過程遇到的技術和工程問題，實現了鋰離子電池的產業化。協助建成了全世界最大的聚合物鋰電池廠，是推動我國鋰離子電池行業的重要的開創者和推動者。他曾預言到2050年中國路面上奔跑的汽車將多是電動汽車。

我國電動汽車的研究，最早可追溯到20世紀40年代的抗日戰爭時期。早在1958年，清華大學就成功研制出新中國第一款電動汽車；1970年，我國又組織了研發鈉硫電池電動汽車會戰；在1975年，我國研發的可乘坐4人的電動汽車成功完成了從上海靜安寺到嘉定區的路演。陳立泉院士認為：“可以看出，我國電動汽車有著得天獨厚的開發歷史和良好傳統，我們應該傳承下去。”

與鋰電池的不解之緣

1964年，陳立泉畢業于中國科學技術大學技術物理系。同年被分配到中國科學院物理研究所從事晶體材料方面的研究工作。1976年12月，陳立泉被中科院派遣到西德馬普協會固體所進行進修。在馬普協會固體所，他首次接觸到可以做固態鋰電池的超離子導體材料Li?N。此時，陳立泉敏感地意識到超離子導體將對中國乃至世界產生重大影響。于是他便果斷向國內領導遞交申請：由原先的晶體生長研究方向，轉行去做超離子導體研究。幸運的是，這個申請很快得到所領導批準并得到導師同意，于是，陳立泉花了5個月完成了導師交給他的生長晶體研究任務，馬上轉行去從事超離子導體研究。這一研究，他便與鋰電池結下了大半生的不解之緣，成為中國鋰電領域第一個“吃螃蟹”的人。

1978年回國后，陳立泉建立了該領域的第一個固體離子學實驗室，從而繼續著與鋰電池有關的固體離子學及其在能源中應用的基礎研究工作。

挽救動力鋰電池的命運

1987年，中國啟動了863計劃。在儲能材料項目中，固態鋰電池被列為“七五”重點項目。該項目組下設12個課題組，陳立泉被選派擔任項目組總負責人。在此期間，陳立泉團隊研究了固溶體離子導體、非晶態快離子導體、加成化合物離子導體、聚合物離子導體、復合離子導體等一系列材料。回顧當時的歷史，陳立泉院士說：“當年的基礎研究為我國目前成為鋰離子電池產業大國作了知識儲備、技術儲備和人才儲備，為我國將來能成為電動汽車產業大國鋪平了道路”。

在努力進行理論研究和推廣鋰電池產業鏈事業的同時，陳立泉又分別在1985年、1990年和1992年前往法國科研中心波爾多固體化學研究所、荷蘭代爾夫特理工大學和日本東京工業大學擔任了客座教授，極大的促進了我國鋰同西方國家在鋰電池技術上的交流與合作。

而到了2000年，我國啟動了“十五”863計劃電動汽車重大專項。當時，鎳氫電池受到了電池研究科學家的寵愛而呼聲非常高，而鋰離子電池幾乎被排除在這一項目之外。這一現狀讓陳立泉非常不安和擔心。于是在2001年，陳立泉專門到上海拜訪了萬鋼教授。他誠摯地對時任863計劃電動汽車重大專項負責人萬鋼說：“希望能給鋰離子電池一個機會。”

在對我國鋰電池研究水平和能力做了充分的考察評估之后，萬鋼接受了陳立泉的意見，將動力鋰離子電池納入電動汽車重大專項課題之內。對于這一點，陳立泉至今記憶猶新：“非常感謝萬鋼。在當時，這個機會太寶貴了。”

在汽車動力鋰電池并不被看好的2001年，陳立泉敢于去爭取這樣一個機會，既源于他內心很大的勇氣，也源于他多年扎實的研究和對于車用鋰離子電池產業化的堅定信心。

回顧這段經歷時，陳立泉認為，中科院和科技部支持的快離子導體和固態電池的研究為我國鋰離子電池的研究和生產提供了知識、技術、設備和人才。

在20世紀90年代，陳立泉團隊不僅完成了固態鋰電池相關材料的研究，而且也研發出了電池充放電的設備。在“863”計劃項目的審查期間，展示了由固態鋰電池作為電源的收音機和錄音機。首個“863”項目的成果展覽陳列了一些使用自制的涂料繞線機和其他自制設備制備的固態電池。

親力親為推動產業化

1997年9月，陳立泉以國產的技術設備和原材料為主，完成了中國首條鋰電池中試生產線。由于沒有現成的經驗可借鑒，在這條生產線上，陳立泉當了一年多“工人”，什么臟活、累活他都要親自干。對于這段經歷和歷史，陳立泉沒有任何怨言：“在此之前，我只有理論和實驗室研究經驗，沒有實踐。而當了一年多‘工人’，基本了解了鋰電池生產的每一個環節要關注的問題，這對科研非常有幫助，讓我的研究更符合產業需求。”

1999年，陳立泉牽頭成立了北京星恒電源有限公司，實現了鋰電池產業化，陳立泉夢想成真。同時這也標志著 中國正式實現了鋰離子電池的商業化。

2000年前后，陳立泉院士實驗室相繼研究了鋰離子電池材料和電池技術、工程問題以及納米離子學，并將理論計算與實驗結果結合起來。在此期間，他們依靠自制的設備、國產原材料和自己研發的技術，完成了第一條18650圓柱型鋰離子電池的測試生產線，年產量20萬支電池。

2003年，蘇州星恒電源有限公司成立，專門生產汽車動力電池。2016年，以陳立泉院士為技術帶頭人，成立了北京衛藍新能源科技有限公司，專注于下一代固態鋰電池的研發與生產。

對學術與產業關系的認識

陳院士積極推動鋰電池產業化，這和以論文為導向的科研院所的要求是不同的。30多年前，有一位物理所的老領導曾經批評陳立泉是“腳踏兩條船”。但陳立泉堅持認為，產業和學科都非常重要，要依據中國的基本國情，不能完全照搬國外模式，要以國家的戰略需求為出發點，能源是國家的戰略需求，發展鋰電池對于我國擺脫對石油的過分依賴具有戰略意義。這并不是說不重視文章，高質量的技術和高質量的文章都不能少。

“好的文章不代表有好的技術，好的技術不代表有好的產品，好的產品不代表有好的市場。”這是陳立泉在參加鋰離子電池從基礎研究到產業化的全過程后的心得體會。陳院士認為，從技術到產品，這樣一個過程要由企業來支持，同時要政府和企業共同投資，建立一個轉化平臺。對于較大型的企業，要樂于與研究院所建立聯合研發聯系，或成立聯合實驗室實現技術成果的轉化。目前，我國鋰電池企業多達數千家，許多是急功近利，靠抄襲別人的產品來謀利，缺乏創新能力。陳院士說，一定要通過兼并重組，留下少數實力較強的企業，在國家和企業的共同努力下，支持自主創新，實現從“中國制造”到“中國智造”的轉變。

學生對陳院士的評價

陳立泉執教數十春秋，曾擔任過國內外近三十所科研院所的客座教授，桃李滿天下。現在，國內幾乎所有重點高校電池材料系都有他的學生在任教，國內外幾乎所有的知名電池企業和科研機構都有他的學生就職。

陳院士的學生董明說：“在材料科學領域，陳院士是一個傳奇人物。他的傳奇性不在于他干的事情多么驚險、刺激，而在于他40多年如一日，堅守鋰電池材料科學研究，推動了中國鋰電池材料行業發展，為中國鋰電池產業化做出了不可磨滅的貢獻。”

“在20世紀七八十年代，材料科學領域可研究的方向太多了，當時鋰電池材料研究是冷門，前景也不明朗。陳老師選擇鋰電池材料作為主攻方向，既需要敏銳的眼光，也需要很大勇氣。此后，鋰電池有近10年時間被邊緣化，陳院士并沒有中途放棄，而是堅持下來。在社會極其浮躁的當下，陳院士鍥而不舍的精神顯得彌足珍貴。”

對中國鋰電池企業的建議

因為胸懷電動汽車大國的夢想，陳院士非常關注鋰離子電池領域發展的最新趨勢，特別是全固態鋰電池追趕當下廣泛應用的液態鋰離子電池的進程。他認為，當前鋰電池市場需求正快速擴張，科學技術發展日新月異，鋰電池技術世界格局已見雛形。美國寄希望于鋰硫、鋰空等下一代高比能量二次鋰電池，同時希望在下一代鋰電池硅基負極和層狀多元過渡金屬氧化物材料領域取得突破。而日本、韓國的鋰電產業由于技術領先、知識產權積累深厚，在保持優勢的同時在不斷開拓創新。

相比之下，中國鋰電產業雖然經過十多年的發展，目前已經形成了完整產業鏈，但在高端電池、自主裝備及對下一代電池技術的把控上，尚與歐美日韓存在一定差距。在國家大力發展新能源汽車產業、動力電池快速放量之際，中國鋰電池企業如何行動，關乎生死。 

為此，陳立泉建議：“鋰電池企業應盡快與研究單位和原材料企業合作，解決應用新的電池材料及電池體系的科學技術和工程問題，在短期內生產出高能量密度的合格電池產品。同時還要打破對國外裝備和技術的迷信，要加強對國內設備制造公司的支持力度，引進、消化吸收、再創新，或者組織工程技術人員進行技術和工程創新，盡快用先進國產設備武裝鋰電企業，增加我國鋰電產品的國際競爭力。” 

下一代電池是固態鋰電池

早在五年前，陳立泉院士就提出一個觀點：固態電池要用5年時間實現產業化，也就是2020年實現產業化。在近期接受采訪中，陳院士依然認為固態電池在2020年實現產業化的可能性是非常高的。目前國內成立的幾家正在沖刺產業化的固態電池企業，陳院士表示都有所了解，同時他認為目前固態電池正處于產業化的初期階段。他還特別提到：“下一代鋰電池應是全固態鋰電池。要從材料研究、生產到應用，再到電芯設計、制造以及設備全產業鏈數字化，縮短研發周期，爭取5年實現產業化。”同時，他進一步指出：“如果我們將全固態鋰電池問題攻克了，再去做鋰硫、鋰空電池，相關技術難題就會迎刃而解。” 

在陳院士看來，雖然現在是多種電池并舉的情況，且都有各自的優缺點，但未來一定是固態電池的天下。從現狀來看，日本、韓國以及歐美國家都在制定戰略支持發展固態電池，若要在未來固態電池市場中占據主導地位，形勢刻不容緩。

陳院士認為，提前布局固態電池不僅是中期考慮，也是為更長期的發展戰略考慮。從中期來看，鋰離子電池的安全性和能量密度問題是亟須要解決的，固態鋰電池有望是解決這兩大難題的終極方案；從更長期的發展戰略考慮，未來的鋰/硫電池和鋰空氣電池采用固體電解質有望解決金屬鋰負極的穩定性難題。

總而言之，固態鋰電池是未來可再充電池技術的核心，陳院士認為，抓住第一機會才能掌握主動權，之前我們很大程度上在跟隨國外的發展，但是如果我們較早地開始固態鋰電池的研究，那么我們將會在這個領域處于領先地位。

40年來我國在固態鋰電池研究方面的積累為今天固態鋰電池的研究和產業化提供了寶貴的經驗和借鑒。陳立泉院士認為，目前是我們實現固態電池領跑的難得機遇。這一目標能否實現，在很大程度上依賴于政府主管部門的大力支持，也依賴于廣大科技工作者和工程技術人員通力合作，去解決一系列基礎科學問題和工程技術問題，同時也特別希望資本運營企業能夠把固態電池這一類國家急需的技術作為新的投資方向，使研究成果更快產業化。

陳立泉 院士

陳立泉（1940年3月29日-），出生于四川省南充市。著名功能材料學家，中國工程院院士。1964年畢業于中國科技大學技術物理系，同年到中國科學院物理研究所工作至今。曾任亞洲固體離子學會副主席，中國材料研究學會副理事長，2004年至今任中國硅酸鹽學會副理事長。 

主要從事鋰電池及相關材料研究，在中國首先研制成功鋰離子電池，解決了鋰離子電池規模化生產的科學、技術與工程問題，實現了鋰離子電池的產業化。近年來，開展了全固態鋰電池、鋰硫電池、鋰空氣電池、室溫鈉離子電池等研究，為開發下一代動力電池和儲能電池奠定了基礎。曾獲國家自然科學獎一等獎、中科院科技進步獎特等獎和二等獎，2007年獲國際電池材料協會終身成就獎。?2001年當選為中國工程院院士。

文章來源：鋰電前沿

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