在全球能源革命的澎湃浪潮中,新能源锂电池以其卓越的性能和无限的应用潜力,已然成为推动能源结构转型的关键力量。6月17日至21日,第22届国际锂电池大会(IMLB)在香港召开。这场科技盛宴吸引了全球锂电池及其相关领域的1,500余名顶尖专家,共同见证了新能源锂电池技术的最新突破。本刊记者采访了中国科学院物理研究所研究员黄学杰、第22届国际锂电池会议(IMLB)主席陈国华、中国工程院院士陈清泉、剑桥大学圣约翰学院院士迈克·德·沃尔德、英国皇家学会(科学院)院士彼得·布鲁斯、法国科学院院士让·马利·塔拉斯科等6位国内外享有盛誉的锂电池技术领域的科学家,共话锂电池发展前景。
文| 本刊记者 黄钰洁 孙艺宁
中国已拥有世界锂电池近80%产能
在风起云涌的科技浪潮中,中国正以其坚定的决心和卓越的创新能力,推动著全球电动车产业迈入一个全新的革命性时代。锂电池,作为这场革命的核心动力,不仅体现了中国在新能源技术领域的深厚智慧与强大实力,更为全球可持续发展注入源源不断的动力。然而,中国的锂离子电池仅花了三十余年的时间,即实现了从“跟跑”到“领跑”的跃迁,这一耀眼成就离不开一代代中国科学家的接续努力。黄学杰是中国锂电池的领军人物,他从事锂电池研究三十余年,亲手推动了中国第一条正式投产的锂离子电池中试生产线的项目,可以说是见证了中国锂离子电池从无到有的过程。在接受本刊记者采访时,他向我们讲起了这块锂电池背后的中国故事。
“1987年,我国启动‘863’计划‘七五’储能材料(聚合物锂电池)项目,由后来入选中国工程院院士的中国科学院物理所(下称“物理所”)研究员陈立泉先生担任总负责人,我很幸运在1988年加入到物理所的研究队伍里,开始参与锂电池的研究工作。1989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,短期内并不具有商业化的可能性。锂电池使用金属锂直接作为负极材料,十分危险,而锂离子电池则使用可镶嵌锂离子的碳材料等作为电池负极,相对安全。”由于锂电池无法产业化,且在他国的应用过程中出现安全事故,“那时候,我们在这一方向的研究几乎走到了绝路”,黄学杰感慨道。1991年,日本索尼公司宣布推出全球第一款商用锂离子电池。随后,陈立泉院士转换方向,1995年,中国第一块A型锂离子电池诞生,但问题也随之产生:锂离子电池最终要实现产业化和走向市场,可锂离子电池的生产工艺和装备在国内当时仍是空白。1996年初,时年不到30岁的黄学杰结束游学,回国接任中国科学院物理所课题组长后,接受了陈立泉院士交待的任务,将锂离子电池产业化。“当时我们想的是,中国必须要有锂离子电池产业,一定要把锂离子电池技术转化,可是实际又要怎么做呢?”
“说句实话,那个时候有很多锂离子电池生产的工艺和设备我们不仅没看过,连听都没听过。”恰逢第8届国际锂电池大会在日本召开,黄学杰拜访了在荷兰认识的朋友,日本松下电池研究部部长近藤博士,参观访问了松下电池研究部及锂电中试车间,并向中国科学院申请特批专项经费支持,挨家拜访日本相关装备企业,最终引进一批中试设备,结合部分国产设备,在1997年,搭建了我国第一条锂离子电池生产中试线。
讲到这里,他向我们分享了一个小故事:“在当时,要申请这么大一笔经费,中国科学院也很谨慎。于是我自己动手,制作了一批18650电池样品,并挑出10个交给院里领导委托摩托罗拉在美国的实验室进行测试。测试结果显示,我们制作的样本水平还不错。有了这样的测试结果,中国科学院、投资人、我们自己都很有信心。”1998年,中国的锂离子电池开始小批量生产,首先生产的是18650圆柱型锂电,用于电视台记者广泛使用的广播级摄像机,时至今日,他所注册的“方向”品牌电池,仍然是全球前三名的专业级摄像机电池供应商之一。
“但是我们的目标不是只做一个摄像机电池产品,我们的梦是要做汽车用动力电池。”“1998年,我注册了北京星恒电源有限公司,专门为车辆做动力电池,但当时离实现我们的目标还缺乏太多条件。事情的转机发生在2000年前后。万钢博士(万钢硕士毕业于同济大学,1985年在德国克劳斯塔尔工业大学机械系攻读博士期间因开发一套降低汽车噪音的技术,被德国下萨克森州政府授予特殊功勋十字奖,成为第二个获此殊荣的人。)受国家科技部邀请回到中国,2001年,科技部启动‘863’计划电动汽车重大专项,万钢被聘为首席科学家、总体组组长,大力推动中国新能源汽车的发展,我们这就有了机会把电池用到他新研发的燃料电池混合动力汽车上去。与此同时,经过被誉为‘亚洲电动汽车之父’的陈清泉先生自80年代以来的不懈演讲,持续向外推广介绍电动化是汽车产业的必然方向。当时培养的一批年轻人,就逐渐从中国科学院走出来并投身到企业中,他们来到深圳,参与创办了比亚迪跟比克电池的锂离子部门。有了生产的基础,有了国家给的研发支持、政策上的引导和经济上的补贴,中国在这时候进入了电池技术快速迭代时期,完成了设备和材料的进口替代和从低端到高端的快速迭代。而到了2020年左右,我们的动力电池就已经走到世界前列了。经过30多年的发展,中国的锂离子电池产业不仅拥有世界近80%的产能,70%以上的产品均由中国的企业生产,而且我们的基础研究水平,也已站到了世界的前列。这一次锂电大会,大家同台交流,我也很自豪地看见我们中国科学家们充分展示了我们一流的科研工作。”黄学杰欣慰地说。
中国掌握多项锂电池国际领先技术
在全球电池技术领域中,中国正以前所未有的速度崛起,逐渐成为行业的领军者。这一转变并非偶然,而是中国通过培养聚集顶尖人才、加强研发力度、推动技术创新,不断提升产品性能和竞争力的结果。如今,中国强大的制造能力和持续的技术创新已为全球瞩目。
陈国华介绍说,在材料科学和储能技术领域,中国已经掌握了多项国际领先或独特的技术。其中,化学蒸汽沉积法尤为引人注目。这一技术通过在材料表面包覆一层仅十几纳米的导电高分子,显著提升了电池的安全性和使用寿命。陈国华补充道,这一技术在实验室中已经得到验证,并且正在积极寻求将其大规模应用于工业生产中。一旦实现产业化,预计将对新能源锂电池的性能和寿命产生深远影响。
这一崛起的背景是能源战略的转型。迈克·德·沃尔德提及,随著煤炭和燃气发电站使用量的减少,电动汽车的普及成为减少温室气体排放的重要手段。特别是在中国,随著太阳能、风能等可再生能源的发展,电池作为能源储存的关键技术,其重要性愈发凸显。这一点,在清华大学等学府的深入研究中得到了进一步验证。他进一步向记者说明,在中国,电池技术的进步主要体现在两个方向:一是提升电池寿命,让人们能够更长时间地使用电池,这对于推动可持续发展至关重要;二是增加能量密度,即在相同体积内存储更多的能量,以满足更高的能量需求。其中,比亚迪等企业开发的刀片电池凭藉其卓越的性能和安全性,赢得了业界的广泛赞誉。
与此同时,中国电池行业的快速发展为全球电动汽车产业链带来了显著推动效应。彼得·布鲁斯肯定道,以宁德时代为例,从众多小公司竞争到巨头企业引领的转变,不仅展现了中国在这一领域的强大实力,更标志著电动汽车行业正逐渐走向成熟和规模化。这一转变将进一步推动电动汽车技术的创新进步,促进全球电动汽车产业链的深度融合和高效协同,加速全球电动汽车市场的扩大和普及,推动全球汽车产业向更加环保、可持续的方向发展。
香港正打造新能源人才聚集地
随著全球对可持续发展和环境保护的认识不断加深,新能源领域正成为科技创新的重要方向。在这一领域中,人才是推动技术进步和创新的核心力量。拥有丰富专业知识和实践经验的新能源人才,能够为新能源产业的发展提供源源不断的动力。三位杰出的科学家——陈清泉、陈国华和让·马利·塔拉斯科,共同强调了人才在推动新能源锂电池技术和电动汽车产业发展中的核心作用。香港,作为连接中国与世界的桥梁,正积极打造新能源人才的聚集地,与大湾区携手其他城市共绘科技创新的未来画卷。
陈清泉认为,中国生产的高端电动车不仅质量卓越,而且价格亲民,使得更多的普通消费者能够享受到清洁能源带来的便捷与舒适。这不仅是中国对世界的贡献,更是我们追求绿色、可持续发展理念的生动体现。作为电动汽车产业的领军者,我国不仅要继续保持这一优势,还要培养更多的青年人才,加强原创性研究,从原材料、工艺到装备智能制造等整个产业链,都要站在世界的前列。他强调,凝聚全球科学家和人才的力量,共同推动锂电池技术的创新和发展,是实现这一目标的关键;同时,我们也希望看到技术研究、高科技企业、金融等要素在香港形成完整的生态链,与深圳等周边地区形成珠联璧合的态势,共同打造全球人才和创新的高地。陈清泉提到,香港与内地在新能源锂电池领域的合作日益紧密,在分布式发电和储能技术方面加大投入;同时,两地企业、政府机构正积极开展技术交流、加强政策协调,为新能源锂电池技术的进步和产业升级提供了更加广阔的舞台。他呼吁,“青年朋友们,请肩负起你们的使命,以香港或大湾区为起点,背靠祖国,联通世界,勇敢攀登科学的高峰。”
陈国华介绍,近期,香港的高校、科研机构及企业纷纷投身锂电池与新能源的研发与应用,致力于将技术成果转化为生产力,为香港的科技创新和产业发展贡献力量。在基础研究和技术创新方面,我们需要引进更先进的设备,吸引更多的人才。他解释道,香港在20年前的基础研究设备曾是世界一流的,但现在我们需要重新投入,以保持在科技领域的领先地位。特区政府已经开始了优才计划,这是一个很好的开始,但我们还需要做得更多。我们应该鼓励世界各地的人才来到香港,吸引这些人才回流,为香港的科技事业作出贡献。香港煤气公司发起的 TERA-AWARD “碳汭未来”智慧能源创新大赛,每年在全球范围征集评比新能源及节能减排项目,冠军将获得100万美金的奖励,这是香港业界的卓越举措。通过加强原创性研究、凝聚全球智慧、推动技术创新和产业升级,香港将在新能源科技领域取得更多突破,为全球可持续发展作出重要贡献。“香港,这座璀璨的东方之珠,随著新能源的发展将会更加耀眼”陈国华如此形容。
让·马利·塔拉斯科对香港的科研潜力给予高度评价。他认为,香港的五所世界一流大学在教育和研究方面具有巨大优势,是香港科技创新的重要支撑。他本人曾在香港科技大学担任访问教授,深刻感受到了香港在科技创新和团队合作方面的独特魅力。他建议加强与国际学术界的合作,吸引更多国际人才来港从事科研工作,同时关注海外深造的中国人才,为香港的科技事业注入新活力。
中国锂电池的发展,也在每两年一届的国际锂电大会上得以体现。国际锂电大会初办时,中国的锂电池产业仍刚刚起步,如今,这个会议已举办至第22届,更是首次来到香港。正如黄学杰所说:“这是一场开在家门口的会议,是对于年轻人更是一次非常难得的机会。中国在会议中扮演的角色从‘跟跑者’转向‘领跑者’、中国的产品从做得多到做得好,这些都发生了巨大的转变。在这次会议,我感受到中国的许多研究工作已经成为国际一流,现在,则到了我们要把中国故事说得更好的时候了。”
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