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40余载专注锂电池研发!陈立泉院士确认出席2023全国新能源产业创新发展(唐山)论坛


2023中国电子材料产业创新发展(唐山)大会暨第二届中国电子新材料及高端设备、仪器展览会是由唐山市人民政府、中国电子材料行业协会联合主办的材料盛会,将于2023年7月5日-7日在唐山南湖国际会展中心举办。

国家新材料产业发展战略咨询委员会天津研究院承办的探索中国'双碳’目标下氢能与锂电融合发展的能源新路”主题分论坛,将于2023年7月6日14:00-18:00,7日9:00-12:00组织召开。本次大会采用会+展的形式,邀请到陈立泉院士、叶思宇院士、毛宗强教授、范钦柏CEO、吴孟涛总经理等12位顶尖专家旨在“双碳”目标使命引领下,聚焦氢能及锂电池领域,深入探讨我国新能源发展路径、转型升级前景、机遇与挑战等议题为国内新能源的可持续性发展建言献策。

陈立泉

中国工程院院士

陈立泉,(1940年3月29日-),出生于四川省南充市。著名功能材料学家,中国工程院院士,中国科学院物理所研究员,中国硅酸盐学会副理事长。曾任亚洲固体离子学会副主席。1987年被授予“国家级有突出贡献中青年专家”称号,曾获国家自然科学一等奖、中科院科技进步特等奖和二等奖,2007年获国际电池材料协会终生成就奖。


陈立泉院士在国内首先研制成功锂离子电池并实现了产业化。他曾是物理所高温超导材料研究的负责人和主要研究者,首次发现70K超导迹象,研制出液氮温区超导体并首次公布了材料成分。近年来,开展了全固态锂电池、锂硫电池、锂空气电池、室温钠离子电池和固体氧化物燃料电池中的物理化学过程及相关材料的设计、合成、表征、物理和电化学性能及其应用研究。为开发下一代动力电池和储能电池奠定了基础。发表论文250余篇,申报发明专利15余项。

01
与锂电池的不解之缘
陈立泉与锂离子电池结缘始于1976年。这一年,中科院物理所派陈立泉赴德国马普学会固体所进修。

有一次,马普学会斯图加特固体所在对外开放日上展示了未来的锂电池,只有纽扣大小。研究人员拿着这粒“纽扣”,指着旁边大块头的铅酸电池说,别轻看这粒小小的“纽扣”,它的能量比铅酸电池大得多。这给陈立泉留下了深刻的印象。

他想起在四川家乡上初中时,学校做物理实验,所需的铅酸电池要到南充市去购买,然后从南充一路背回学校。学校位于三县交界之处,只有羊肠小道可通,背着沉重的电池走路十分费力。有一次,电池里的溶液泄漏,搬运工人的衣服被烧坏。

回想到这一点,陈立泉顿觉这小小的“纽扣”魅力无穷。

他于是写信给物理所的领导,申请转换研究方向。所里同意了他的要求。他花了5个月完成原定的晶体研究任务,随即转向超离子导体研究。没想到,这一转就是30余载。

1978年回国后,陈立泉继续从事与锂电池有关的固体离子学及其在能源中的应用研究工作。两年后,在陈立泉主持下,中科院物理所成立了该领域的第一个实验室——固体离子学实验室。

“1979年国外提出锂离子电池的概念,我们的实验室也是在那时候成立的。因此我们开始研究锂离子电池的时间和国外差不了多少。”陈立泉说。

1987年,我国启动了“863”计划“七五”储能材料(聚合物锂电池)项目,由陈立泉担任总负责人,下设11个课题组。这11个课题组的科研成果,奠定了今天我国锂离子电池产业的科学和技术基础。

而车用锂离子电池能有今天的大发展,和陈立泉的积极争取与“游说”分不开。

车用锂离子电池在发展的初期,不仅没得到足够的政策扶持,甚至一度被边缘化。2000年,我国启动“十五”“863”计划电动汽车重大专项,锂离子电池几乎被排除在这一项目之外。陈立泉为此十分忧虑。

2001年,他专门到上海拜访了时任“863”计划电动汽车重大专项负责人万钢教授,恳切地对万钢说:“希望能给锂离子电池一个机会。”万钢采纳了陈立泉的意见,将车用锂离子电池项目纳入电动汽车重大专项课题之内。

在当时,陈立泉敢于去争取这个机会,需要很大的勇气,这份勇气来源于他多年扎实的研究和对锂离子电池产业化的坚定信心。陈立泉至今十分感谢万钢:“在当时,这个机会太宝贵了。”
02
产业化的思考,从生产到科研

陈院士积极推动锂电池产业化,这和以论文为导向的科研院所的要求是不同的。30多年前,有一位物理所的老领导曾经批评陈立泉是“脚踏两条船”。但陈立泉坚持认为,产业和学科都非常重要,要依据中国的基本国情,不能完全照搬国外模式,要以国家的战略需求为出发点,能源是国家的战略需求,发展锂电池对于我国摆脱对石油的过分依赖具有战略意义。这并不是说不重视文章,高质量的技术和高质量的文章都不能少。


“好的文章不代表有好的技术,好的技术不代表有好的产品,好的产品不代表有好的市场。”这是陈立泉在参加锂离子电池从基础研究到产业化的全过程后的心得体会。陈立泉说,文章与技术不是一个概念,有很多文章质量很高,但它们并不等同于好的技术,就像科学与技术不是一回事一样。也有很多好的技术成不了好的产品。但是好的项目一定需要时间,这是毋庸置疑的。

陈院士认为,从技术到产品,这样一个过程要由企业来支持,同时要政府和企业共同投资,建立一个转化平台。对于较大型的企业,要乐于与研究院所建立联合研发联系,或成立联合实验室实现技术成果的转化。目前,我国锂电池企业多达数千家,许多是急功近利,靠抄袭别人的产品来谋利,缺乏创新能力。陈院士说,一定要通过兼并重组,留下少数实力较强的企业,在国家和企业的共同努力下,支持自主创新,实现从“中国制造”到“中国智造”的转变。

03
对中国锂电池企业的建议
因为胸怀电动汽车大国的梦想,陈院士非常关注锂离子电池领域发展的最新趋势,特别是全固态锂电池追赶当下广泛应用的液态锂离子电池的进程。他认为,当前锂电池市场需求正快速扩张,科学技术发展日新月异,锂电池技术世界格局已见雏形。美国寄希望于锂硫、锂空等下一代高比能量二次锂电池,同时希望在下一代锂电池硅基负极和层状多元过渡金属氧化物材料领域取得突破。而日本、韩国的锂电产业由于技术领先、知识产权积累深厚,在保持优势的同时在不断开拓创新。 

相比之下,中国锂电产业虽然经过十多年的发展,目前已经形成了完整产业链,但在高端电池、自主装备及对下一代电池技术的把控上,尚与欧美日韩存在一定差距。在国家大力发展新能源汽车产业、动力电池快速放量之际,中国锂电池企业如何行动,关乎生死。

为此,陈立泉院士建议:“锂电池企业应尽快与研究单位和原材料企业合作,解决应用新的电池材料及电池体系的科学技术和工程问题,在短期内生产出高能量密度的合格电池产品。同时还要打破对国外装备和技术的迷信,要加强对国内设备制造公司的支持力度,引进、消化吸收、再创新,或者组织工程技术人员进行技术和工程创新,尽快用先进国产设备武装锂电企业,增加我国锂电产品的国际竞争力。” 

他还特别提到:“下一代锂电池应是全固态锂电池。要从材料研究、生产到应用,再到电芯设计、制造以及设备全产业链数字化,缩短研发周期,争取5年实现产业化。”同时,他进一步指出:“如果我们将全固态锂电池问题攻克了,再去做锂硫、锂空电池,相关技术难题就会迎刃而解。” 

本文作者:材料委天津院

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