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中国工程院院士陈立泉

我国固态锂电板的发展是先从液态锂电板运转，经过原位固态工夫慢慢固态化，最终竣事全固态锂电板

2023年，咱们团队发展的团员物和氧化物复合电解质的原位固态化电板，能量密度达到了量产能源电板中的寰球最高水平（360Wh/kg），已竣事GWh级的限制化量产，相沿电动汽车单次充电续航超1000km

原位固态化电板具备更高能量密度、更高安全性，大限制量产后全人命周期本钱较低，具有愈加平凡的应用畛域，如低空经济、电动船舶、长续航新能源汽车、储能和破费类电子等畛域

文 |《眺望》新闻周刊记者 扈永顺

我国事寰球最大的新能源汽车产销国。2024年11月14日，中国汽车工业协会发布音书，中国新能源汽车首破年度1000万辆。

手脚新能源汽车中枢工夫“三电系统”之一的电板系统，连年来不断获取冲破。笔据工业和信息化部装备工业发展中心发布的《能源电板产业发展指数（2024年）》，中国能源电板企业寰球阛阓占有率稳步培植，由2021年的48.8％、2022年的59.8％，增长到了2023年的62.9％。我国能源电板阛阓以锂电板为主，锂电板因其高能量密度、龟龄命和相对轻便的特质，在新能源汽车等畛域得到了平凡应用。

我国之是以粗略在汽车锂电板畛域异军突起，与抢先布局有很大关系。上世纪70年代末，我国运转布局固态锂电板说合，中国科学院“六五”和“七五”方针将固态离子学和固态锂电板列为重心课题。在中国科学院、科技部等名堂相沿下，中国工程院院士、中国科学院物理说合所说合员陈立泉率领团队于1995年研制出我国第一块液态锂电板。在此基础上，团队处理了锂电板限制化分娩的科学工夫与工程问题，竣事了锂电板的产业化。

2023年，陈立泉团队欺诈原位固态化工夫阶梯研发并交易应用固态锂电板。固态电板被行业视为最具后劲的“下一代能源电板”。如今，已是豆蔻年华的陈立泉依然活跃在科研前线，指导学生探索全固态锂电板、钠离子电板等前沿说合。“国度需要什么，咱们就作念什么。”他说。

竣事锂电板产业化

　　《眺望》：你是奈何率领团队竣事锂电板从基础说合到产业化发展的？

　陈立泉：1976年末，中国科学院与寰宇其他说合机构再行开展学术疏通与和洽，我手脚短期交换学者赴德国马克斯—普朗克固体说合所开展说合。由于其时我在中国科学院物理说合所（下称“物理所”）从事晶体滋长说合，因此我的导师A.Rabenau领导让我在他的实验室作念晶体滋长说合。

那时险些统统这个词固体说合所皆在说合氮化锂（Li3N）单晶，这是一种超离子导体，不错用来制备固态锂电板。其能量密度远高于铅酸电板，何况可能应用在电动汽车上。我当即意志到这是一类环节的材料，随后我写信给物理所取悦请求更换说合看法，取悦很快就答应了。

我的导师也答应我转向超离子导体说合。我把原方针用一年时辰完成的晶体滋长任务，用了五个月时辰完成，然后运转学习固体电化学并说合超离子导体，这亦然我说合固态锂电板的首先。

1978年我归国后，继续说合固态离子学。1988年咱们研发出了国内第一块固态锂电板，但距离交易化应用还额外远方。到了1991年，日本索尼公司晓谕液态锂离子电板竣事交易化，我国传统电板产业靠近浩繁冲击。我其时就决定先放下固态锂电板的说合，转攻液态锂离子电板的说合。

1994年，咱们设置起了实验室级别的分娩线来说合一种圆柱型锂离子电板工夫。在1995年研制出第一块液态锂电板后，1998年，咱们依靠我方研发的工夫、好处的开荒、国产原材料，建成年产20万支18650型锂离子电板中试线。尔后咱们缔造了公司，象征着中国追究竣事了锂离子电板的交易化。

总的来说，中国科学院和科技部相沿的固态离子学和固态电板说合为锂离子电板的说合和分娩提供了常识、工夫、开荒和东谈主才储备。中国早期的锂离子电板交易化极地面收货于20世纪90年代期间蓄积的教授，咱们平凡使用好处的开荒，大大裁汰了锂离子电板的价钱。这些勤劳促进了中国锂离子电板产业快速发展，到了2014年，我国锂离子电板的国外阛阓占有率跃居寰球首位。

在上汽期间能源电板系统有限公司车间，工东谈主在装配新能源汽车能源电板系统（2023年2月16日摄） 杨磊摄 / 本刊

　　回复固态锂电板

　　《眺望》：现时国外上对固态锂电板的说合情况奈何，一经有了哪些冲破？

　　陈立泉：很多新兴的产物进击需要比现存锂电板能量密度更高的电板。现在市面上大多数商用锂电板的能量密度简略在200～250Wh/kg（瓦时/千克）之间，跟着能量密度的不断培植，剿袭有机电解液的液态锂离子电板在使用过程中可能会生气，以致爆炸，而固态锂电板不错幸免这一风险，而且能量密度可提高到300Wh/kg以上。因此固态锂电板被平凡认同为最有出息的工夫之一。

2013年以后，固态锂电板的研发进展渐渐加速。寰球进展经济体纷纷制定固态锂电板干系发展政策，实施要紧科技名堂，诱骗大皆研发团队和企业参加其中。举例，日本于2008年残暴2030年竣事全固态锂电板量产筹议。2018年运转，日本新能源与工业工夫发展机构（NEDO）安排两期名堂用于电动汽车固态锂电板研发，由丰田牵头38家单元共同参与。2023年7月，丰田晓谕固态锂电板有望在2027年竣事量产。

　《眺望》：在固态锂电板说合畛域，咱们一经作念了哪些职责？

　　陈立泉：咱们较早地运转了固态锂电板的说合。1980年，物理所缔造了固态离子学实验室，这是中国第一个该畛域的实验室，为说合提供了基础保险。1987年，第一个863方针将固态锂电板列为重心课题。20世纪90年代，咱们进行了固态锂电板干系材料的说合，举例说合了新式固溶体离子导体、非晶态超离子导体、团员物离子导体和复合离子导体等，此外还研发出了电板充放电开荒等。

现在，我国在固态电板畛域已走辞寰宇前哨。2023年，咱们团队发展的团员物和氧化物复合电解质的原位固态化电板，能量密度达到了量产能源电板中的寰球最高水平（360Wh/kg），已竣事GWh级的限制化量产，相沿电动汽车单次充电续航超1000km，为量产能源电板能量密度的最高水平，同期开云官网登录入口竣事了223MWh的储能电板并网应用。

原位固态化锂电板和现在阛阓上平凡使用的液态锂电板比较，具有独有的上风和性能，能量密度能达到300～500Wh/kg，是现在国外上首先进的新能源电板之一。

欺诈原位固态化工夫分娩电板的工艺能兼容现在绝大部分的液态电板的分娩工艺，对我国现在一经相对纯属的液态锂电板产业冲击较小。原位固态化电板具备更高能量密度、更高安全性，大限制量产后全人命周期本钱较低，具有愈加平凡的应用畛域，如低空经济、电动船舶、长续航新能源汽车、储能和破费类电子等畛域。

　　《眺望》：迈向全固态锂电板的发展阶梯是什么？

　　陈立泉：我国固态锂电板的发展阶梯是先从液态锂电板运转，经过原位固态工夫慢慢固态化，最终竣事全固态锂电板。

全固态电板能量密度可达到500Wh/kg以上，符合对能量密度及安全性要求更高的一些畛域，如航空航天、高端破费类等畛域。由于系列要道材料和工艺装备等中枢工夫未冲破，部分材料和部分电板分娩开荒基本属于空缺，我国竣事大限制量产全固态锂电板还靠近挑战。

需要对全固态锂电板的固固界面原子级构兵、多程序热－电－力耦合等系列基础科学问题进行深刻系统的说合，这些基础问题是得胜开发全固态锂电板的要道。

举例，研制固态锂电板的要道问题之一是开发一种适用的电解质材料，永劫辰的说合标明通过开发团员物/氧化物复合材料，可能会缓和固态电板抽象性能的需求条目。

除需要处理科学工夫问题，固态锂电板的开发是一项系统工程，产学研需要加速交融。我国现在电板筹议产能与本色产能均权臣超过了增长需求，高端产能不及，企业全体利润率下落，原位固态化电板工夫阶梯能兼容现在液态锂电板大部分的产线，为现存锂电板产业注入新质分娩力，从而匡助企业提高产物竞争力。

　　升级回收工夫竣事可执续发展

　　《眺望》：现时对退役能源电板进行有用回收欺诈的情况奈何？还有哪些瓶颈工夫需要冲破？

　陈立泉：汽车能源电板的平均使用寿命为5～8年，国内早期实践的新能源汽车能源电板将陆续进入报废期，能源电板将迎来大限制退役潮。要是弗成彻底回收这些能源电板，会变成环境混浊，也将导致锂、镍、钴、铜、石墨等资源浮滥。

现时，亟须提高电板回收工夫并完善干系政策，以竣事锂资源的高效欺诈和可执续发展。我国锂电板拆解回收阶梯是以湿法冶金为主、其他阶梯并存。关联词，湿法冶金处理过程中，由于强酸浸出剂、化学萃取剂的使用，使得电板回收过程存在潜在胁迫，浸出过程中副产物的生成，关于分娩操作家也变成安全隐患。

同期，现存的分娩工艺下，能源电板的回收产物以有价金属盐为主，企业利润着手于退役电板和可回收宝贵金属的差价，出于工夫本钱和盈利的探究，具有较低回收经济价值的磷酸铁锂、锰酸锂等回收热度较低。因此，能源电板回收工夫亟须升级，以竣事电板全组分回收工夫、全历程混浊限度工夫、绿色回收工夫及产物高值化工夫的研发和升级，进而鼓动形成可执续发展生态。■