陳立泉，讓鋰電池領(lǐng)跑世界

國(guó)際技術(shù)風(fēng)向發(fā)生變化，他獨(dú)辟蹊徑，實(shí)現(xiàn)中國(guó)鋰電池從無(wú)到有。全球鋰電池行業(yè)千帆競(jìng)發(fā)，他策劃并推動(dòng)中國(guó)鋰電池突圍，從跟跑到領(lǐng)跑。他被譽(yù)為我國(guó)鋰電池方向的奠基者、開拓者與引領(lǐng)者。

結(jié)緣鋰電池，牽頭研究

陳立泉生于四川南充一個(gè)貧農(nóng)家庭。高中畢業(yè)后，他進(jìn)入中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱“中科大”）物理系鉆研晶體學(xué)。那時(shí)，中科大剛成立不久，匯聚了中國(guó)科學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱“中科院”）大量頂尖科學(xué)家與科研資源，教授的專業(yè)與睿智及對(duì)科學(xué)研究的高度專注，讓陳立泉大為震撼，他下定決心要勇攀學(xué)術(shù)高峰。

畢業(yè)后，陳立泉被分配到中科院物理研究所研究晶體生長(zhǎng)。1976年12月，陳立泉受中科院派遣，赴德國(guó)馬克斯·普朗克科學(xué)促進(jìn)協(xié)會(huì)固體所進(jìn)修，從事晶體生長(zhǎng)研究。晶體生長(zhǎng)是物質(zhì)在特定物理和化學(xué)條件下，因氣相、液相或固相形成晶體的技術(shù)，主要用于高品質(zhì)原材料生產(chǎn)。

抵達(dá)德國(guó)后，同事告訴陳立泉：“氮化鋰是離子導(dǎo)體，用途很大，可以用來(lái)制造汽車的固體電池。這枚紐扣般大小的鋰電池能量比鉛酸電池大很多。”憑借敏銳的洞察力，陳立泉察覺(jué)到固態(tài)鋰電池在中國(guó)乃至世界的廣闊應(yīng)用空間，毅然把研究方向轉(zhuǎn)到與生長(zhǎng)晶體完全不搭界的固態(tài)離子學(xué)領(lǐng)域。

兩年后，陳立泉進(jìn)修歸國(guó)，繼續(xù)從事和鋰電池有關(guān)的固體離子學(xué)及其在能源中的應(yīng)用研究工作。在他的主持下，國(guó)內(nèi)首個(gè)固態(tài)離子學(xué)實(shí)驗(yàn)室成立，成為國(guó)內(nèi)固態(tài)離子學(xué)研究的重要基地，并組織召開中國(guó)第一屆固體離子學(xué)討論會(huì)，成立中國(guó)固態(tài)離子學(xué)學(xué)會(huì)。他說(shuō)：“基礎(chǔ)研究為我國(guó)成為鋰離子電池產(chǎn)業(yè)大國(guó)做了知識(shí)儲(chǔ)備、技術(shù)儲(chǔ)備和人才儲(chǔ)備，為我國(guó)成為電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)大國(guó)鋪平了道路。”

實(shí)驗(yàn)條件差，沒(méi)有設(shè)備，陳立泉自己動(dòng)手制作。回國(guó)十年后，他研制的我國(guó)第一塊固態(tài)鋰電池終于誕生。但當(dāng)時(shí)，材料體系、電芯設(shè)計(jì)、制造工藝都不成熟，短期內(nèi)不具有商業(yè)化可能性。

在努力研究理論并推廣鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈的同時(shí)，陳立泉前往法國(guó)科研中心波爾多固體化學(xué)研究所、荷蘭代爾夫特理工大學(xué)擔(dān)任客座教授，大大促進(jìn)了我國(guó)鋰電池材料研究與西方國(guó)家在專業(yè)技術(shù)上的交流合作。

突圍鋰電池，彎道超車

1991年，日本索尼公司宣布推出全球第一款商用鋰離子電池。陳立泉意識(shí)到我國(guó)不能在技術(shù)上落后于人。無(wú)數(shù)個(gè)深夜，陳立泉定下發(fā)展思路：一方面，從相對(duì)簡(jiǎn)單的電池綜合性能較低的液態(tài)鋰離子電池技術(shù)方向突圍，實(shí)現(xiàn)從跟跑到領(lǐng)跑；另一方面，堅(jiān)持實(shí)現(xiàn)全固態(tài)研發(fā)策略，使中國(guó)鋰電池產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，處于國(guó)際絕對(duì)領(lǐng)先地位。

陳立泉立刻建立了我國(guó)第一個(gè)圓柱鋰離子電池實(shí)驗(yàn)線，與團(tuán)隊(duì)成員下廠當(dāng)工人，摸清生產(chǎn)的每個(gè)環(huán)節(jié)。1996年，該型號(hào)鋰離子電池通過(guò)中科院組織的專家鑒定，電池性能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。這顆電池，拉開了我國(guó)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展序幕。1997年9月，我國(guó)第一條年產(chǎn)20萬(wàn)套18650型鋰離子電池生產(chǎn)線上線，解決了鋰離子電池規(guī)模化生產(chǎn)的科學(xué)技術(shù)和工程問(wèn)題。

沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)可供借鑒，陳立泉在生產(chǎn)線上當(dāng)“工人”，什么臟活、累活都干，沒(méi)有任何怨言。有一次，為了搶時(shí)間，陳立泉帶領(lǐng)幾名科研人員去搬運(yùn)設(shè)備，其中一根拉設(shè)備的粗鋼繩突然斷裂，幾噸重的設(shè)備順著樓梯往下滑。幸好偏離方向撞到墻上，所有科研人員一起撲上，用力頂住，才避免了事故發(fā)生。他坦言：“此前，我只有理論和實(shí)驗(yàn)室研究經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)了一年多操作工人，基本了解了鋰電池生產(chǎn)的每個(gè)環(huán)節(jié)，這對(duì)研究非常有幫助，讓研究更符合產(chǎn)業(yè)需求。”

發(fā)展產(chǎn)業(yè)的同時(shí)，陳立泉堅(jiān)持基礎(chǔ)研究，實(shí)現(xiàn)原材料突破創(chuàng)新。他深知這是我國(guó)鋰電池突圍的底牌和王牌。在國(guó)際上，陳立泉首次提出，納米硅作為鋰離子電池核心負(fù)極材料，并申請(qǐng)?jiān)擃I(lǐng)域的首個(gè)專利，發(fā)明“元宵”“魚皮花生”結(jié)構(gòu)材料，攻克納米硅難分散、副反應(yīng)嚴(yán)重等難題，實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用，形成了我國(guó)獨(dú)立自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)群，發(fā)表首篇學(xué)術(shù)論文。

1999年，陳立泉牽頭成立北京星恒電源有限公司，完成從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)化的轉(zhuǎn)變。2014年，中國(guó)鋰離子電池的國(guó)際市場(chǎng)占有率已是世界第一。液態(tài)鋰離子發(fā)展勢(shì)頭正旺時(shí)，陳立泉把目光瞄準(zhǔn)在他最早的研究領(lǐng)域——固態(tài)電池，他坦言：“液態(tài)鋰電池能量密度已到極限。中國(guó)實(shí)現(xiàn)彎道超車，必須發(fā)展固態(tài)鋰電池。”

逐鹿電車夢(mèng)，領(lǐng)跑世界

在持續(xù)攻關(guān)綜合性能優(yōu)越的鋰電池關(guān)鍵材料、技術(shù)體系過(guò)程中，陳立泉積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。為確保我國(guó)電池在國(guó)際上保持領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，他一直試圖解決固態(tài)電池中持續(xù)保持“固-固接觸”的世界級(jí)難題。2016年，陳立泉?jiǎng)?chuàng)新性提出“原位固態(tài)化”技術(shù)路線，在國(guó)際上率先解決了這一世界難題，開發(fā)具有我國(guó)獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的固態(tài)電池技術(shù)專利群，形成固態(tài)電池整體解決方案。這一技術(shù)路線的顛覆性突破，使我國(guó)在全球范圍內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池及關(guān)鍵材料的量產(chǎn)和商業(yè)化應(yīng)用，其能量密度和安全性達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，確保了我國(guó)固態(tài)鋰電池研究開發(fā)的國(guó)際領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。

目前，我國(guó)鋰離子電池企業(yè)有數(shù)千家，大多沒(méi)有創(chuàng)新能力，靠模仿別人的產(chǎn)品謀利。陳立泉說(shuō)：“一定要通過(guò)兼并重組，留下少數(shù)實(shí)力較強(qiáng)的企業(yè)，在國(guó)家和企業(yè)共同努力下，支持自主創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)從‘中國(guó)制造’到‘中國(guó)智造’的轉(zhuǎn)變。”

2023年以來(lái)，全固態(tài)電池概念頻頻掀起聲浪，呼吁推動(dòng)全固態(tài)電池發(fā)展成為目前汽車行業(yè)的共同心聲。陳立泉表示：“全固態(tài)電池發(fā)展前景廣闊，相比傳統(tǒng)鋰離子電池，全固態(tài)電池具有更長(zhǎng)行駛里程、更快充電速度、更高安全性、更長(zhǎng)循環(huán)壽命以及更強(qiáng)溫度適應(yīng)性。”

而今，陳立泉近半個(gè)世紀(jì)前的夢(mèng)想正在逐步實(shí)現(xiàn)，談及未來(lái)，他表示：“中國(guó)鋰電池，由最初的跟跑到如今固體鋰電池全面領(lǐng)跑世界，通過(guò)所有科研人員的努力，將來(lái)地上的汽車、高鐵，天上的飛機(jī)，海上的船舶都能電動(dòng)化，這是創(chuàng)新性很強(qiáng)的研究，是為中國(guó)鋰電動(dòng)力技術(shù)能一直領(lǐng)跑世界奠定基礎(chǔ)。”

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