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八旬院士48年只做一件事：让中国锂电实现“突围”
时间:2024-02-23 09:31来源:中青报·中青网记者 作者:邱晨辉
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84岁的陈立泉被人称为“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。”
这位中国工程院院士、中国科学院物理研究所研究员已经从事锂电池研究48年，开创了我国固态离子学研究新的学科领域，半个世纪来荣誉等身：国家自然科学一等奖、何梁何利基金科学与技术进步奖、中国科学院科技进步特等奖、国际电池材料协会终身成就奖……他也被认为是我国锂电池方向的奠基者、开拓者和引领者。
不久前，陈立泉带领团队又获得一个奖项——2023年度中国科学院科技促进发展奖……对他来说，相比于成果本身，这些荣誉已没有那么重要。年过八旬，陈立泉白发苍颜，但他壮志依旧，希望心中的“电动中国梦”早日实现。
图为陈立泉。中国科学院物理研究所供图
1976年，陈立泉受中国科学院派遣赴德国马普协会交流，从事晶体生长研究。
刚到不久，陈立泉了解到超离子导体可以作为全固态锂电池的电解质，而全固态锂电池有可能替代铅酸电池作为新动力驱动汽车。他意识到这对未来中国的能源意义非凡。
36岁的陈立泉毅然决然地申请“转行”。得到批准后，陈立泉开始了固体离子学研究历程。
两年后，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，并培养了黄学杰、李泓、曾毓群等在我国锂电池行业担当中流砥柱的科学家与企业家。
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。
1990年，日本索尼公司宣布液态锂离子电池开始商业化。
“我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电池实验线，诞生了我国的第一颗圆柱锂离子电池。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。
现实又泼了一盆冷水：几乎没有企业敢投资——“暂时还看不到用途”的汽车电池，实在太“天方夜谭”了。
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。”他说。
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”。
专利是产业发展的“保护器”。1997年陈立泉和学生李泓等人，在国际上首次提出纳米硅作为锂离子电池核心负极材料并申请该领域的首个专利，形成了我国独立自主的知识产权保护群。
20多年后的今天，溧阳天目先导电池材料科技有限公司依托该研究的技术已实现了万吨级规模化生产，材料综合性能达到已量产的世界领先水平，该材料已被全球领先电池企业规模使用。
中国锂电行业究竟如何从跟跑到并跑，如何实现突围、领跑全球？
“必须凝聚社会力量发展出一批行业龙头企业，技术研发与产业应用一盘棋。”陈立泉说。
陈立泉受邀筹划并推动宁德新能源科技有限公司（CATL）前身ATL的创办，推动全中资宁德时代新能源科技股份有限公司（CATL）的成立和发展。
2009年，面对日韩企业的压倒性领先优势，陈立泉与CATL时任董事长张毓婕击掌为誓：“中国锂电突围从CATL开始”，陈立泉作为CATL技术发展“总舵主”——公司学术委员会主任，选择合适技术路线，推动公司与研究院所以及大专院校的合作，培养和输送技术人才。
如今，以CATL为龙头，一批企业联合发力，我国在动力、储能锂电池市场全球占有率均位居世界第一。
“中国实现弯道超车，必须发展固态锂电池。”陈立泉说。历时38年，陈立泉和李泓等人终于在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固态电池技术专利群，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股份有限公司。
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。
中国电池工业协会组织的院士专家在成果鉴定时指出：电池体系“原位固态化”技术路线的突破，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。
陈立泉和学生们在实验室。中国科学院物理研究所供图
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。
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。
他希望，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，最终我们希望固体锂电池也能全面领跑世界，为实现‘电动中国’的梦想奠定基础。”
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