中國(guó)粉體網(wǎng)訊  鋰離子電池現(xiàn)已全面滲入人類生活的方方面面，過去十幾年，中國(guó)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)也發(fā)生了巨大變化，形成了上中下游比較完整的產(chǎn)業(yè)鏈，生產(chǎn)出了與電動(dòng)汽車發(fā)展進(jìn)程相匹配的鋰離子動(dòng)力電池，積極推動(dòng)了新能源汽車的發(fā)展。

但自電動(dòng)汽車推廣以來，鋰離子電池燃燒爆炸的新聞一直未曾間斷，鋰離子電池的安全性引起了廣泛關(guān)注。導(dǎo)致燃燒爆炸的主要原因，在于鋰離子電池電解質(zhì)是可燃的有機(jī)溶液，因此，固態(tài)鋰電池有望成為解決動(dòng)力鋰電池安全問題的終極方案。

作為中國(guó)鋰離子電池研究與產(chǎn)業(yè)化的主要開拓者，中國(guó)工程院院士陳立泉近些年圍繞固態(tài)鋰電池，發(fā)表了許多富有前瞻意義的戰(zhàn)略思考。中國(guó)粉體網(wǎng)小編特做如下梳理。

（圖片來源：Engineering）

發(fā)展固態(tài)電池，刻不容緩

2014年，面對(duì)世界各國(guó)都在大力研發(fā)固態(tài)電池的背景，陳立泉院士提出，為了實(shí)現(xiàn)中國(guó)鋰電池產(chǎn)業(yè)由并跑到領(lǐng)跑的轉(zhuǎn)變，必須大力研究和開發(fā)固態(tài)電池，要從材料研究、生產(chǎn)到應(yīng)用，再到電芯設(shè)計(jì)、制造以及設(shè)備全產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)字化，縮短研發(fā)周期，以爭(zhēng)奪領(lǐng)先地位。

固態(tài)鋰電池的關(guān)鍵是開發(fā)一種適用的固態(tài)電解質(zhì)材料，它必須至少滿足兩個(gè)條件：首先，要有較高的室溫離子電導(dǎo)率（~10^-3S/cm）；其次，與正、負(fù)極要形成穩(wěn)定的界面。

固體電解質(zhì)材料目前有兩大類：一類是無機(jī)材料，另一類是聚合物。這兩類可用的材料都不是很多，室溫離子電導(dǎo)率較高的無機(jī)或有機(jī)固體電解質(zhì)材料都僅有5~6種，但是任何一種都不能完全滿足需要。

陳院士指出，尋找新的固體電解質(zhì)材料和正極材料對(duì)于我們爭(zhēng)奪戰(zhàn)略制高點(diǎn)是十分重要的，并提出通過“材料基因組工程”來加快這一進(jìn)程。

“中國(guó)版材料基因組計(jì)劃”

材料是制造業(yè)的基礎(chǔ)，材料創(chuàng)新往往處在顛覆性技術(shù)革命的核心。我國(guó)在新材料領(lǐng)域的核心競(jìng)爭(zhēng)力不足，關(guān)鍵材料自給率令人擔(dān)憂。另外，依賴科學(xué)直覺與試錯(cuò)的傳統(tǒng)材料研究方法，新材料從發(fā)現(xiàn)到市場(chǎng)應(yīng)用的進(jìn)程需要很長(zhǎng)時(shí)間。在此背景下，陳院士指出，我們必須毫不猶豫地將“中國(guó)版材料基因組計(jì)劃”作為一項(xiàng)國(guó)家戰(zhàn)略啟動(dòng)實(shí)施。

材料基因組計(jì)劃的根本目的是引領(lǐng)并推廣材料科學(xué)研究的新范式和新文化。通過前期材料模擬計(jì)算預(yù)測(cè)材料性質(zhì)、性能，完成材料設(shè)計(jì)，再輔以數(shù)量有限的關(guān)鍵驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)來完成材料的研發(fā)。

這首先需要建立一批具有計(jì)算工具、實(shí)驗(yàn)工具和數(shù)據(jù)管理能力的材料基因研究中心，形成新材料創(chuàng)新的基礎(chǔ)設(shè)施；與此同時(shí)，可以選擇幾種目前我國(guó)亟需的關(guān)鍵材料進(jìn)行材料基因組技術(shù)攻關(guān)研究示范，包括能源材料、復(fù)合材料、低維電子材料、無機(jī)功能材料、高溫合金等。

應(yīng)立即加強(qiáng)基礎(chǔ)研究

面對(duì)鋰電池產(chǎn)業(yè)激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)，中國(guó)如何應(yīng)對(duì)？陳院士指出，只有一條：應(yīng)立即加強(qiáng)基礎(chǔ)研究！無論是從國(guó)家層面，還是從企業(yè)層面，首先應(yīng)統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，然后加大資金投入。

一方面，為了使可充電池的能量密度高于300Wh/kg，必須研究新的化學(xué)體系。新體系是什么？日本人提出的500Wh/kg，甚至更高，是采用什么化學(xué)體系？等我們知道了這個(gè)體系，他們的專利可能早就已經(jīng)申請(qǐng)了，屆時(shí)我們要用他們的成果，就必須花高價(jià)購買知識(shí)產(chǎn)權(quán)。陳院士告誡說，我們與其幾年后花“大價(jià)錢”受制于人，不如現(xiàn)在就花“小錢”加大基礎(chǔ)研究的力度，獲得自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成果。

另一方面，鋰/硫電池、鋰/空氣電池，這兩種很有前途的高能量密度鋰電池都必須采用固體電解質(zhì)。因此，提前布局全固態(tài)電池不僅是中期考慮，也是為更長(zhǎng)期考慮。由于納米結(jié)構(gòu)電極、新電解質(zhì)材料、鋰表面處理技術(shù)的發(fā)展，鋰/硫電池和鋰/空氣電池性能方面取得了顯著進(jìn)步，特別是鋰/硫電池的應(yīng)用前景開始更加明朗。而未來能量密度超過500（W·h）/kg的鋰/空氣電池能使電動(dòng)汽車的行駛里程與內(nèi)燃機(jī)汽車相當(dāng)，有望成為電動(dòng)汽車的終極電池。

在陳院士看來，在新一輪的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中，只要政策適當(dāng)，只要加大對(duì)基礎(chǔ)研究的支持，信任和依靠我國(guó)所培養(yǎng)的一批極具創(chuàng)新能力的青年才俊，就一定能取勝。

參考來源：

陳立泉：鋰離子電池改變世界——2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)成果簡(jiǎn)析；科技導(dǎo)報(bào) 2019

陳立泉院士：未來一定是固態(tài)電池的天下；中國(guó)粉體網(wǎng) 2019

中國(guó)鋰電研究第一人——陳立泉院士；中國(guó)粉體網(wǎng) 2018

陳立泉：鋰電池如何開動(dòng)電動(dòng)汽車走出國(guó)門；科技導(dǎo)報(bào) 2016

陳立泉：四十年固態(tài)鋰電池——回顧與展望；儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù) 2016

陳立泉：材料基因組計(jì)劃與先進(jìn)材料；Engineering 2015

陳立泉：鋰離子電池：從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)；新材料產(chǎn)業(yè) 2009

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