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行，经过原位固态时候冉冉固态化，最终竣事全固态锂电板

2023年，咱们团队发展的团聚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人人最高水平（360Wh/kg），已竣事GWh级的界限化量产，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，大界限量产后全生命周期资本较低，具有愈加鄙俚的应用界限，如低空经济、电动船舶、长续航新能源汽车、储能和消耗类电子等界限

文 |《远眺》新闻周刊记者 扈永顺

我国事人人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信，中国新能源汽车首破年度1000万辆。

行为新能源汽车中枢时候“三电系统”之一的电板系统，比年来不停得回浮松。凭证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）》，中国能源电板企业人人市集占有率稳步提高，由2021年的48.8％、2022年的59.8％，增长到了2023年的62.9％。我国能源电板市集以锂电板为主，锂电板因其高能量密度、长命命和相对轻便的本性，在新能源汽车等界限得到了鄙俚应用。

我国之是以大概在汽车锂电板界限异军突起，与抢先布局有很大关系。上世纪70年代末，我国运行布局固态锂电板测度打算，中国科学院“六五”和“七五”宗旨将固态离子学和固态锂电板列为重心课题。在中国科学院、科技部等表情相沿下，中国工程院院士、中国科学院物理测度打算所测度打算员陈立泉携带团队于1995年研制出我国第一块液态锂电板。在此基础上，团队惩处了锂电板界限化出产的科学时候与工程问题，竣事了锂电板的产业化。

2023年，陈立泉团队应用原位固态化时候阶梯研发并贸易应用固态锂电板。固态电板被行业视为最具后劲的“下一代能源电板”。如今，已是有生之年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、钠离子电板等前沿测度打算。“国度需要什么，咱们就作念什么。”他说。

竣事锂电板产业化

　　《远眺》：你是怎样携带团队竣事锂电板从基础测度打算到产业化发展的？

　陈立泉：1976年末，中国科学院与寰宇其他测度打算机构再行开展学术沟通与相助，我行为短期交换学者赴德国马克斯—普朗克固体测度打算所开展测度打算。由于那时我在中国科学院物理测度打算所（下称“物理所”）从事晶体滋长测度打算，因此我的导师A.Rabenau教学让我在他的实验室作念晶体滋长测度打算。

那时险些扫数这个词固体测度打算所皆在测度打算氮化锂（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。我当即禁闭到这是一类重要的材料，随后我写信给物理所指点请求更换测度打算所在，指点很快就甘愿了。

我的导师也甘愿我转向超离子导体测度打算。我把原宗旨用一年时辰完成的晶体滋长任务，用了五个月时辰完成，然后运行学习固体电化学并测度打算超离子导体，这亦然我测度打算固态锂电板的来源。

1978年我归国后，无间测度打算固态离子学。1988年咱们研发出了国内第一块固态锂电板，但距离贸易化应用还十分远处。到了1991年，日本索尼公司布告液态锂离子电板竣事贸易化，我国传统电板产业面对强大冲击。我那时就决定先放下固态锂电板的测度打算，转攻液态锂离子电板的测度打算。

1994年，咱们种植起了实验室级别的出产线来测度打算一种圆柱型锂离子电板时候。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时候、公正的拓荒、国产原材料，建成年产20万支18650型锂离子电板中试线。尔后咱们竖立了公司，记号着中国发达竣事了锂离子电板的贸易化。

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测度打算为锂离子电板的测度打算和出产提供了常识、时候、拓荒和东谈主才储备。中国早期的锂离子电板贸易化极地面成绩于20世纪90年代期间蓄积的陶冶，咱们鄙俚使用公正的拓荒，大大裁减了锂离子电板的价钱。这些发奋促进了中国锂离子电板产业快速发展，到了2014年，我国锂离子电板的海外市集占有率跃居人人首位。

在上汽期间能源电板系统有限公司车间，工东谈主在装置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

　　《远眺》：刻下海外上对固态锂电板的测度打算情况怎样，还是有了哪些浮松？

　　陈立泉：好多新兴的居品紧要需要比现存锂电板能量密度更高的电板。当今市面上大多数商用锂电板的能量密度粗放在200～250Wh/kg（瓦时/千克）之间，跟着能量密度的不停提高，经受有机电解液的液态锂离子电板在使用过程中可能会动怒，致使爆炸，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。因此固态锂电板被鄙俚认同为最有出路的时候之一。

2013年以后，固态锂电板的研发进展缓缓加速。人人发达经济体纷繁制定固态锂电板联系发展策略，实施要紧科技表情，引诱多量研发团队和企业参加其中。举例，日本于2008年提倡2030年竣事全固态锂电板量产规画。2018年运行，日本新能源与工业时候发展机构（NEDO）安排两期表情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，丰田布告固态锂电板有望在2027年竣事量产。

　《远眺》：在固态锂电板测度打算界限，咱们还是作念了哪些使命？

　　陈立泉：咱们较早地运行了固态锂电板的测度打算。1980年，物理所竖立了固态离子学实验室，这是中国第一个该界限的实验室，为测度打算提供了基础保险。1987年，第一个863宗旨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联系材料的测度打算，举例测度打算了新式固溶体离子导体、非晶态超离子导体、团聚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拓荒等。

当今，我国在固态电板界限已走活着界前哨。2023年，咱们团队发展的团聚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人人最高水平（360Wh/kg），已竣事GWh级的界限化量产，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，同期赌钱赚钱官方登录竣事了223MWh的储能电板并网应用。

原位固态化锂电板和当今市集上鄙俚使用的液态锂电板比较，具有特有的上风和性能，能量密度能达到300～500Wh/kg，是当今海外上起初进的新能源电板之一。

应用原位固态化时候出产电板的工艺能兼容当今绝大部分的液态电板的出产工艺，对我国当今还是相对熟识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，大界限量产后全生命周期资本较低，具有愈加鄙俚的应用界限，如低空经济、电动船舶、长续航新能源汽车、储能和消耗类电子等界限。

　　《远眺》：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行，经过原位固态时候冉冉固态化，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，合乎对能量密度及安全性要求更高的一些界限，如航空航天、高端消耗类等界限。由于系列重要材料和工艺装备等中枢时候未浮松，部分材料和部分电板出产拓荒基本属于空缺，我国竣事大界限量产全固态锂电板还面对挑战。

需要对全固态锂电板的固固界面原子级战争、多要领热－电－力耦合等系列基础科学问题进行深远系统的测度打算，这些基础问题是得胜开发全固态锂电板的重要。

举例，研制固态锂电板的重要问题之一是开发一种适用的电解质材料，永劫辰的测度打算标明通过开发团聚物/氧化物复合材料，可能会平静固态电板详细性能的需求条目。

除需要惩处科学时候问题，固态锂电板的开发是一项系统工程，产学研需要加速会通。我国当今电板规画产能与骨子产能均显耀跨越了增长需求，高端产能不及，企业全体利润率下落，原位固态化电板时候阶梯能兼容当今液态锂电板大部分的产线，为现存锂电板产业注入新质出产力，从而匡助企业提高居品竞争力。

　　升级回收时候竣事可捏续发展

　　《远眺》：刻下对退役能源电板进行灵验回收应用的情况怎样？还有哪些瓶颈时候需要浮松？

　陈立泉：汽车能源电板的平均使用寿命为5～8年，国内早期履行的新能源汽车能源电板将无间进入报废期，能源电板将迎来大界限退役潮。淌若不行总共回收这些能源电板，会变成环境沾污，也将导致锂、镍、钴、铜、石墨等资源糟践。

刻下，亟须提高电板回收时候并完善联系政策，以竣事锂资源的高效应用和可捏续发展。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。然而，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威逼，浸出过程中副产物的生成，关于出产操作家也变成安全隐患。

同期，现存的出产工艺下，能源电板的回收产物以有价金属盐为主，企业利润来源于退役电板和可回收可贵金属的差价，出于时候资本和盈利的探讨，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，能源电板回收时候亟须升级，以竣事电板全组分回收时候、全进程沾污限度时候、绿色回收时候及居品高值化时候的研发和升级，进而鞭策形成可捏续发展生态。■