“中国锂电池之父”、协会首席专家顾问陈立泉院士:让中国锂电实现“突围”
中国工程院院士、中国科学院物理研究所研究员陈立泉(图源中国科学院物理研究所)
84岁的陈立泉是中国工程院院士、中国科学院物理研究所(以下简称物理所)研究员。
近半个世纪以前,他远在德国,见微知著,修一封“家书”回国,中国锂电池行业命运从此改变;国际风云变幻,他逆流而上、独辟蹊径,打破国外封锁,实现中国锂电池从无到有;全球锂电池千帆竞发,他策划并推动我国锂电突围,从跟跑到全球领跑。
有人把他称为“中国锂电池之父”,但他总是拒绝这个称号,摆摆手说:“这个分量太重了,我只是做了我应该做的。”白发苍颜的他,壮志依旧:“实现电动中国的梦想一定会实现。”
陈立泉(中间)结束德国访学回国(图源中国科学院物理研究所)
36岁的陈立泉毅然决然地申请“转行”。得到批准后,陈立泉按德国导师要求,用5个月完成了晶体生长研究任务,开始了固体离子学研究历程。
建学科,育人才,中国锂电池之路正式开启。
1978年8月,陈立泉回国,相继在物理所创立了国内第一个固态离子学实验室,组织召开了中国第一届固体离子学讨论会、成立了中国固态离子学学会。他培养了黄学杰、李泓、曾毓群等在中国锂电池行业担当中流砥柱的科学家与企业家。
1980年10月,全国第一届快离子导体学术讨论会在黄山举行(图源中国科学院物理研究所)
陈立泉倡导并牵头中国科学院“六·五”锂离子导体重大项目、“七·五”固态锂电池重大项目,以及国家863计划“七·五”储能材料(聚合物锂电池)项目。
终于,在10年后的1988年,我国第一块固态锂电池在物理所诞生,但由于当时材料体系、电芯设计、制造工艺都不成熟,其短期内并不具有商业化的可能性。
中国科学院物理研究所研制的我国第一块固态锂电池(图源中国科学院物理研究所)
1990年,日本索尼公司宣布液态锂离子电池开始商业化。
“中国要想尽快赶超日本,实现中国锂电突围,需要采取符合我国发展需要的分步走策略。”无数个深夜的思索徘徊,陈立泉最终决定:一方面,先从相对简单的电池综合性能稍低的液态锂离子电池技术方向突围,实现从跟跑到领跑;另一方面,坚持最终实现全固态的研发策略,使中国锂电池产业转型时,在国际上处于绝对领先地位。
雄伟的理想与现实形成鲜明对比。工厂像是一间“手工作坊”,房间内墙面斑驳、门窗破旧,光线昏暗,每走一步,地板就翘起来。陈立泉和团队几位成员下厂当工人,摸清了生产的每个环节。
“累了,直接关灯,趴在桌上睡一会儿,起来继续干。”陈立泉的学生、中国科学院物理研究所研究员李泓说,这个习惯保持至今,最近几年条件好了,才买了折叠床。
陈立泉带领团队在这里建立了圆柱型电池实验线,诞生了中国的第一只圆柱型锂离子电池。1996年该型号锂离子电池通过了中国科学院组织的专家鉴定,电池性能已达到国际先进水平。
一颗小小电池,拉开我国锂离子电池产业发展序幕。
产业要想发展,是离不开企业的。
陈立泉的想法是,研究所往前走半步,企业向前走半步,先共建一条中试线,等技术成熟了,产业化就能做起来了。
可“暂时还看不到用途”的汽车电池,这实在太“天方夜谭”,几乎没有企业敢投资。
几经周折,在物理所和中国科学院领导的牵线搭桥下,陈立泉和学生黄学杰找到了投资方,于1997年建成了一条年产20万只18650型锂离子电池的中试生产线,解决了锂离子电池规模化生产的科学技术与工程问题,产品性能和成品率都处于当时国际先进水平。
陈立泉回忆,这是一条“三个为主”的生产线——以我国自己的技术为主、自己的设备为主和自己的原材料为主。“现在看来,它的生产能力微不足道,但当时却是中国锂电池产业化跨时代的见证。”
在发展产业的同时,陈立泉始终坚持基础研究,实现原材料创新突破。他深知,这是中国锂电突围的“底牌”“王牌”。
陈立泉在海外访学(图源中国科学院物理研究所)
“中国实现弯道超车,必须发展固态锂电池。”陈立泉说。2013年在宁波电池讨论会上,他就提出中国要发展固态锂电池。2015年,在中国科学院物理研究所举行了第一届固态电池讨论会。
数十年来,陈立泉在持续攻关综合性能优越的锂电池关键材料、技术体系的过程中,积累了丰富的经验。为确保我国电池在全球竞争中保持持续领先优势,陈立泉带领团队一直试图解决固态电池中持续保持固固接触的世界级难题。
历时38年,陈立泉和李泓等终于在2016年创新性提出了“原位固态化”技术路线,在国际上率先解决了固相界面的世界难题,开发了具有我国独立知识产权的核心技术和与之相匹配的关键核心材料,形成了固态电池整体解决方案。成立了生产固态电池的北京卫蓝新能源科技有限公司。
2023年,全球量产能量密度最高的360Wh/kg固态动力电池已应用于新能源汽车,并实现了全球首套MWh级固态储能系统示范应用。
对于行业来说,电池体系“原位固态化”技术路线的颠覆性突破,使得我国在全球范围内率先实现固态电池及关键材料的量产和商业化应用,其能量密度和安全性达到国际领先水平,这确保了我国在固态锂电池研究开发的国际领先优势。
陈立泉近半个世纪前的梦想,在今天逐步实现。
陈立泉院士(图源中国科学院物理研究所)
耄耋之年的陈立泉竹清松瘦,最爱的还是电池,就连夫人都忍不住“嘟囔”一句:“他眼里只有电池。”一回家,陈立泉便对着电脑、看文献、做PPT、整理报告。一回研究所,便跟学生讨论。
紧迫是因为陈立泉有了新的“使命感”:“我们不是为发展电动车而发展电动车,实际上是跟我们国家能源安全密切相关。”针对锂资源可能被卡脖子的风险,陈立泉和胡勇胜等一起还在国内率先布局了无资源束缚的钠离子电池,并在该领域取得了突破性成果并已实现产业化。
站在国家战略需求的角度,鉴于我国富煤、少气、缺油的能源结构特点,陈立泉策划推动“电动中国”战略,而锂电池是驱动“电动中国”从梦想变成现实的关键之一。
陈立泉和学生在实验室(图源中国科学院物理研究所)
“固态电池大干快上,引领电动中国。”陈立泉希望,未来地上的汽车、高铁,天上的飞机,海上的船舶都能够电动化,“这是创新性很强的研究,就像中国锂电池是由跟跑到领跑,最终我们希望固态电池也全面领跑,为实现‘电动中国’的梦想奠定基础。”
近年来,陈立泉院士作为协会首席专家顾问,为协会工作的顺利开展提供了重要支撑,助力协会在行业人才队伍建设、打造产业对话平台及发声窗等方面取得重要成果。
陈立泉院士与协会会长陈寿以及各副会长单位、理事单位和监事会代表合影
担任协会副会长单位吉阳智能首席科学家
为全国首部锂电职业教育教材作序 2020年中国向世界庄严承诺:力争2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。我国的化石能源结构是富煤、少气、缺油,对煤炭的依赖较重,CO₂排放量居世界第一;石油对外依存度高,存在很大能源风险。为了实现“双碳”目标,必须“电动中国”,包括交通电气化(电动汽车、电动船舶和电动航空)和设备智能化(智慧城市、智慧乡村和智慧矿山)。
助力行业发展支持性政策的研究与发布,协会特邀陈立泉院士举办政、产、企交流座谈会
协会受市工业和信息化局委托,特邀“中国锂电研究第一人”陈立泉院士,在市民中心会议室举办了关于“新能源电池”行业发展的专题讲座,会上,陈院士做主题报告,得到市委政研室、市工信局的高度重视。时任市委政策研究室副主任、市委改革办副主任李萌,时任市工业和信息化局党组成员、副局长何志梅,深圳市高端能源制集群专家委员会主任、欣旺达副总裁梁锐,协会秘书长李小祎,以及市委政研室经济处、市工信局资源综合利用和电力处、协会企业代表参加了专题讲座。
出席协会品牌论坛,做前研技术报告,为我国电池产业高质量发展建言献策
陈立泉院士在2021(第十六届)动力锂电池技术及产业发展国际论坛上,曾围绕“电动飞机将在未来10年内绽放光彩”发表演讲,并指出电动飞将是下一个目标,希望引起大家关注,促进电动飞机的快速发展。
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