中國粉體網(wǎng)訊 陳立泉，世界著名功能材料學(xué)家，中國工程院院士。主要從事鋰電池及相關(guān)材料研究，在中國最先研制成功鋰離子電池，解決了鋰離子電池規(guī)模化生產(chǎn)的科學(xué)、技術(shù)與工程問題，實(shí)現(xiàn)了鋰離子電池的產(chǎn)業(yè)化。曾獲國家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、中科院科技進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)，2007年獲國際電池材料協(xié)會(huì)終身成就獎(jiǎng)等。
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緣起：被一種叫作氮化鋰的材料所吸引
上個(gè)世紀(jì)70年代，正是國外固態(tài)電池研究剛剛起步的時(shí)候，陳立泉當(dāng)時(shí)被中國科學(xué)院派遣到德國斯圖加特馬普協(xié)會(huì)的一個(gè)研究所去進(jìn)修，在那里，他發(fā)現(xiàn)幾乎全所的人員都在研究一種叫作氮化鋰（分子式：Li3N）的材料。
正當(dāng)他納悶的時(shí)候，所里的一位同事告訴他，屬于離子導(dǎo)體的氮化鋰，能用于制造驅(qū)動(dòng)汽車的固體電池。陳立泉猶如發(fā)現(xiàn)了新大陸，從此由自己的晶體學(xué)專業(yè)轉(zhuǎn)入了固態(tài)電池這一初露曙光的領(lǐng)域。
奠基：為我國鋰電研究與生產(chǎn)提供知識(shí)、技術(shù)、設(shè)備和人才
1978年，當(dāng)陳立泉返回中國后，他繼續(xù)研究與固態(tài)鋰電池及其應(yīng)用有著密切關(guān)系的固態(tài)離子學(xué)，同時(shí)他也積極地請(qǐng)求國家重視固體電解質(zhì)材料領(lǐng)域。
兩年之后，中國科學(xué)院物理研究所成立了固態(tài)離子學(xué)實(shí)驗(yàn)室，成為中國第一個(gè)該領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)室。中國科學(xué)院“六五”和“七五”（1980-1990）先后將快離子導(dǎo)體和固態(tài)電池列為重點(diǎn)課題。科技部于1987年的第一個(gè)“863”計(jì)劃也將固態(tài)鋰電池列為重大專題。
在此期間，陳立泉團(tuán)隊(duì)研究了固溶體離子導(dǎo)體、非晶態(tài)快離子導(dǎo)體、加成化合物離子導(dǎo)體、聚合物離子導(dǎo)體、復(fù)合離子導(dǎo)體等一系列材料。
回顧這段經(jīng)歷時(shí)，陳立泉認(rèn)為，中科院和科技部支持的快離子導(dǎo)體和固態(tài)電池的研究為我國鋰離子電池的研究和生產(chǎn)提供了知識(shí)、技術(shù)、設(shè)備和人才。
在20世紀(jì)90年代，陳立泉團(tuán)隊(duì)不僅完成了固態(tài)鋰電池相關(guān)材料的研究，而且也研發(fā)出了電池充放電的設(shè)備。在“863”計(jì)劃項(xiàng)目的審查期間，展示了由固態(tài)鋰電池作為電源的收音機(jī)和錄音機(jī)。首個(gè)“863”項(xiàng)目的成果展覽陳列了一些使用自制的涂料繞線機(jī)和其他自制設(shè)備制備的固態(tài)電池。
轉(zhuǎn)向：開創(chuàng)中國鋰離子電池商業(yè)化的時(shí)代
當(dāng)日本索尼公司于1990年宣布鋰離子電池成功商業(yè)化時(shí)，絕大多數(shù)致力于固態(tài)鋰電池研究的我國科研工作者都競相開始研究液態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池。
2000年前后，陳立泉院士實(shí)驗(yàn)室相繼研究了鋰離子電池材料和電池技術(shù)、工程問題以及納米離子學(xué)，并將理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)合起來。在此期間，他們依靠自制的設(shè)備、國產(chǎn)原材料和自己研發(fā)的技術(shù)，完成了第一條18650圓柱型鋰離子電池的測試生產(chǎn)線，年產(chǎn)量20萬支電池。1999年成立的北京星恒電池有限公司，標(biāo)志著中國正式實(shí)現(xiàn)了鋰離子電池的商業(yè)化。
同時(shí)期，陳立泉院士團(tuán)隊(duì)還做出了多項(xiàng)創(chuàng)造性的成果，其中就包括納米硅負(fù)極材料。現(xiàn)在國際上普遍認(rèn)為納米硅是新一代的鋰離子電池負(fù)極材料。然而，早在1997年，陳立泉院士團(tuán)隊(duì)就首次提出用納米結(jié)構(gòu)的硅作為高容量負(fù)極材料，并花費(fèi)十多年時(shí)間研究了納米硅的儲(chǔ)鋰機(jī)制。可以說，納米硅是唯一一種在中國提出并發(fā)展的鋰離子電池負(fù)極材料。
此外，陳院士在鋰離子電池中開創(chuàng)的理論計(jì)算，令筆者感到與眾不同，陳立泉院士團(tuán)隊(duì)曾計(jì)算了1172種電化學(xué)儲(chǔ)能體系的理論能量密度來篩選合適的材料，并基于這些結(jié)果，提出了一種可再充電池發(fā)展的技術(shù)路線。陳院士由此認(rèn)為，從重量能量密度考慮，鋰空氣電池將會(huì)成為電動(dòng)汽車的終極可再充電池。
突圍：國產(chǎn)動(dòng)力鋰電池全球市場占有率第一
從某種程度而言，中國較早期的鋰離子電池商業(yè)化，極大地得益于20世紀(jì)90年代期間陳立泉院士開創(chuàng)性的成果及其累積的經(jīng)驗(yàn)，由于他們廣泛使用自制的設(shè)備，大大降低了鋰離子電池的價(jià)格，因而有力地促進(jìn)了中國鋰離子電池產(chǎn)業(yè)躍居世界前三位。
在2010年的一次演講中，陳立泉院士分析了當(dāng)時(shí)鋰電的全球市場情況。那時(shí)的日本和韓國正在爭奪全球市占率霸主的地位，而中國卻落在后面。于是，陳立泉院士焦急地向鋰電全產(chǎn)業(yè)拋出了一個(gè)問題：“中國鋰電如何突圍？”
就在那一年的《新材料產(chǎn)業(yè)》上，師昌緒、楊裕生、陳立泉，三院士聯(lián)合發(fā)表了《我國鋰離子電池產(chǎn)業(yè)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)》一文，其中一段話擲地有聲：
“靠用日本人的設(shè)備、材料和技術(shù)，怎能和日本競爭？我們相信，只要我國新材料學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界共同努力，完全能夠滿足鋰離子動(dòng)力電池對(duì)所需材料的要求；我國工程技術(shù)專家、設(shè)備制造企業(yè)與電池制造企業(yè)密切合作攻關(guān)，就能夠提供一致性高、安全性好的電芯和符合電動(dòng)汽車標(biāo)準(zhǔn)的電池組。”
之后不久，CATL等一批國內(nèi)鋰電企業(yè)強(qiáng)勢(shì)崛起，乘著國家補(bǔ)貼政策的東風(fēng)，中國的動(dòng)力鋰電池一路蓬勃發(fā)展，不到5年時(shí)間，世界市場占有率就超過了韓國，成為了世界第一。
隱憂：補(bǔ)貼退坡之后有無可能被韓日反超？
隨著2019年新能源汽車補(bǔ)貼政策于6月25日結(jié)束“過渡期”，新能源汽車補(bǔ)貼準(zhǔn)入門檻提高，補(bǔ)貼也出現(xiàn)較大幅度“退坡”。在近日接受記者采訪時(shí)，陳立泉院士表達(dá)了這樣的隱憂：補(bǔ)貼浪潮褪去后，會(huì)不會(huì)有可能被韓國、日本再反超，這是我們都需要重視的一個(gè)問題。
他認(rèn)為，退補(bǔ)就等于世界各國站在了同一起跑線，大量的國外鋰電品牌將進(jìn)入到我國，屆時(shí)將會(huì)對(duì)本土電池企業(yè)產(chǎn)生一定的壓力。雖然道路可能漫長而曲折，但是陳院士堅(jiān)信：未來我國的電池企業(yè)一定可以成為“領(lǐng)跑者”。
預(yù)測：固態(tài)電池在2020年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的可能性非常高
早在五年前，陳立泉院士就提出一個(gè)觀點(diǎn)：固態(tài)電池要用5年時(shí)間實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，也就是2020年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。在近期接受采訪中，陳院士依然認(rèn)為固態(tài)電池在2020年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的可能性是非常高的。目前國內(nèi)成立的幾家正在沖刺產(chǎn)業(yè)化的固態(tài)電池企業(yè)，陳院士表示都有所了解，同時(shí)他認(rèn)為目前固態(tài)電池正處于產(chǎn)業(yè)化的初期階段。
堅(jiān)信：未來一定是固態(tài)電池的天下
在陳院士看來，雖然現(xiàn)在是多種電池并舉的情況，且都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，但未來一定是固態(tài)電池的天下。從現(xiàn)狀來看，日本、韓國以及歐美國家都在制定戰(zhàn)略支持發(fā)展固態(tài)電池，若要在未來固態(tài)電池市場中占據(jù)主導(dǎo)地位，形勢(shì)刻不容緩。
陳院士認(rèn)為，提前布局固態(tài)電池不僅是中期考慮，也是為更長期的發(fā)展戰(zhàn)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(tài)鋰電池有望是解決這兩大難題的終極方案；從更長期的發(fā)展戰(zhàn)略考慮，未來的鋰/硫電池和鋰空氣電池采用固體電解質(zhì)有望解決金屬鋰負(fù)極的穩(wěn)定性難題。
總而言之，固態(tài)鋰電池是未來可再充電池技術(shù)的核心，陳院士認(rèn)為，抓住第一機(jī)會(huì)才能掌握主動(dòng)權(quán)，之前我們很大程度上在跟隨國外的發(fā)展，但是如果我們較早地開始固態(tài)鋰電池的研究，那么我們將會(huì)在這個(gè)領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。
40年來我國在固態(tài)鋰電池研究方面的積累為今天固態(tài)鋰電池的研究和產(chǎn)業(yè)化提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和借鑒。陳立泉院士認(rèn)為，目前是我們實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池領(lǐng)跑的難得機(jī)遇。這一目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)，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(shù)人員通力合作，去解決一系列基礎(chǔ)科學(xué)問題和工程技術(shù)問題，同時(shí)也特別希望資本運(yùn)營企業(yè)能夠把固態(tài)電池這一類國家急需的技術(shù)作為新的投資方向，使研究成果更快產(chǎn)業(yè)化。
最后，讓我們一起重溫陳院士在《四十年固態(tài)鋰電池——回顧與展望》結(jié)尾處的愿望與決心：”我們的目標(biāo)一定要達(dá)到，我們的目標(biāo)一定能夠達(dá)到！”
讓我們側(cè)耳傾聽，來自2020年——中國固態(tài)鋰電池的佳音。
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參考資料：
陳立泉：靜候中國固態(tài)電池“領(lǐng)跑”佳音；清新電源，2019
陳立泉：固態(tài)金屬鋰電池研發(fā)四十周年；國家科學(xué)評(píng)論，2017
陳立泉：四十年固態(tài)鋰電池——回顧與展望；儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)，2016
陳立泉，加強(qiáng)材料原始創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)鋰電突圍；新材料產(chǎn)業(yè)，2011
中國工程院陳立泉院士蒞臨清陶考察指導(dǎo)工作；清陶發(fā)展，2017
中國鋰電研究第一人——陳立泉院士；中國粉體網(wǎng)，2018
師昌緒，楊裕生，陳立泉，我國鋰離子電池產(chǎn)業(yè)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)；新材料產(chǎn)業(yè)，2010
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