中国工程院院士、中国科学院物理研究所研究员陈立泉近日获国家最高科学技术奖。
半个世纪前,远在德国的他见微知著,一封“家书”改变了中国锂电池行业的命运;近半个世纪以来,他致力于推动我国锂电池从实验室走向全球第一;他被誉为中国锂电池研究的开拓者、领路人,为中国锂电池从无到有、从跟跑到领跑作出奠基性贡献。
心中装着国家,是陈立泉一生科研的使命。
说起陈立泉与锂电池的结缘,还要从1976年说起。这一年,36岁的陈立泉被中国科学院派往德国马普协会固体研究所进修,从事晶体生长研究。
德国访学时的陈立泉
陈立泉敏锐地发现,德国马普协会固体研究所当时研究的一个热门方向是一种叫氮化锂的超离子导体。
陈立泉:有一个德国朋友说,这个材料可不得了,将来可以做电池、开汽车。这一句话就把我引到要实现“楼上楼下电灯电话”这个目标上了,所以,我跟锂电池有关系的原因就是考虑国家的需求。
陈立泉立刻一纸“家书”向中国科学院物理研究所打报告请示,要转行!在收到“同意”的回信后,陈立泉仅用5个月的时间就完成了原计划一年的晶体研究任务,然后一头扎进固态离子学领域,研究超离子导体。就这样,陈立泉开启了与锂电池长达半个世纪的“不解之缘”。
1978年,陈立泉返回中国,聚焦固态电解质材料、固态离子学的研究。两年后,在陈立泉主持下,中国科学院物理研究所成立了该领域的第一个实验室——固体离子学实验室。
没有实验室就和别人共用实验室,没有设备就自己动手制作……当时,陈立泉就挤在旧鸡舍改建的平房里。那时的陈立泉最怕下雨,因为屋里还杵着一根电线杆。
在回国10年后的1988年,我国第一块固态锂电池在中国科学院物理研究所诞生。这块电池就是陈立泉手工制作的。尽管粗糙,距离商业化应用也还非常遥远,但它是中国锂电池从无到有的里程碑。
陈立泉带领团队研制出中国第一块固态锂电池
然而,全球的技术风向又发生了变化。1991年,日本索尼公司宣布液态锂离子电池开始商业化。意识到中国不能在这个技术上落后于人,陈立泉立马决定先放下固态锂电池的研究,转攻液态锂离子电池的研究。
陈立泉用借来的设备研制液态锂电池
1995年,陈立泉团队成功研制出国内第一块液态锂离子电池,标志着中国锂电池技术从实验室走向产业化的关键突破。
该如何量产来检验它的价值?陈立泉立志要建立中国第一条锂电池生产线。缺原材料,自己合成;缺设备,四处借;专业人员匮乏,那就撸起袖子自己当工人。
陈立泉的学生、中国科学院物理研究所研究员黄学杰:陈老师那个时候已经50多岁了,我觉得他一直劲头十足,跟年轻人一样,那时候陈老师走路都是一路小跑,我们那个小楼的楼梯他基本上都是一步要跨两个台阶。
1998年秋,陈立泉团队建成了第一条年产量20万支18650型锂离子电池的中试生产线。这是中国第一条正式投产的锂离子电池中试生产线,解决了规模化生产锂离子电池的主要技术和工程问题,为探索我国锂离子电池产业化道路作出了奠基性贡献。
随后,他开始走上推动电池产业化发展的道路。策划并推动宁德时代前身ATL以及CATL等锂电龙头企业逐步成长。
很多人研究电池,或许看重的是它带来的经济利益,但陈立泉表示,对于科研人员来说,国家的战略需求才是最重要的。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。
陈立泉:现在我们的锂离子电池已经做得这么好了,但是我们的锂资源对外依存度较高。所以我们不只是考虑经济利益,我们重要的是考虑国家需求,我们要考虑我们自己的资源情况怎么样。
1997年,陈立泉和学生李泓等在国际上首次提出纳米硅作为锂离子电池核心负极材料,并申请该领域首个专利。
陈立泉:将来可能逐渐要大量利用,取代原来的石墨,包括将来可能金属锂的负极都可以取代。
陈立泉与学生在实验室合影
2014年,中国锂离子电池的国际市场占有率已为世界第一。陈立泉又将目光瞄准了他最早的研究领域——固态电池。
固态电池相较于传统液态锂电池具有多项显著优势,主要体现在安全性、能量密度和循环寿命等方面,但也着实是一块硬骨头。
陈立泉坦言,当时,由于界面问题在国际上没能解决,一位外国著名固态物理学家曾表示“不相信你们能做出固态电池”。
2016年,陈立泉和李泓等人创新性提出“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,研发出了具有我国独立知识产权的核心技术,以及与之相匹配的关键核心材料,形成了固态电池整体解决方案,成立了生产固态电池的企业。
团队合影
如今,竹清松瘦的陈立泉院士虽年近九旬,但他壮志依旧,仍活跃在科研一线,希望心中的梦想——“电动中国”早日实现。
陈立泉:现在电动汽车,我们已经做得不错了,我们就提出来电动船舶、电动航空,后来又逐渐扩展到智慧城市、智慧乡村、智慧矿山……这其中涉及的电池量、复杂程度也是相当大的。我们还有很多工作需要做,我这一辈子肯定是完不成的,只有靠年轻同志进一步往下做。
图片由中国科学院物理研究所提供
来源 | 总台环球资讯
采编|杨慧
主持|晁煜
制作|杨晓蕾
签审|安然
监制|刘轶瑶