
中国锂电的崛起之路,写满一代代拓荒者执着坚守、风雨跋涉的奋斗足迹。陈立泉院士正是这条征程上步履不停的先行者与奠基人。
身为中国工程院院士、中国科学院物理研究所研究员,陈立泉步步向难而行:中年跨界转行,从零开辟中国固态离子学方向;天命之年深入产业一线,助力国产锂电产业突围成长;耄耋之年再战前沿,锚定下一代电池技术深耕不止。三次抉择,次次弃安逸、赴艰险,始终心系国家发展,顺应时代大势。
第一次抉择:三十六岁跨界转行,从零拓荒填补国内锂电空白
1976年,36岁的陈立泉迎来人生第一个十字路口。
这一年,已是中国科学院物理研究所骨干科研人员的他远赴德国马克斯·普朗克固体化学物理研究所访学。一次普通的实验室开放日,彻底改变了他的科研一生。
当天,橱窗里一枚小小的纽扣电池,牢牢吸引了陈立泉的目光。他拿在手上仔细看了又看:电池材料是氮化锂,体积小巧、储能高效、安全性强,和国内笨重的铅酸电池相比,完全是跨时代的产品。
回去后,陈立泉很快了解清楚:氮化锂是一种离子导电的材料,用它制造的固态电池,能量密度远远高于铅酸电池,未来有可能应用于储能、电动汽车,将彻底改变能源格局。
“这对未来中国的能源发展意义非凡。”意识到这点后,他萌发了转行的念头。
彼时的中国,工业基础薄弱,私家车寥寥无几,电动汽车更是无人听闻。国内也没有一篇相关论文,没有一支研究团队,锂电研究是彻底的空白领域。身边不少同行都劝他,新领域风险太大,不如深耕老本行,安稳治学。
一边是熟悉安稳的成熟赛道,一边是前途未卜的全新领域,陈立泉毅然选择了后者。他思考更深远:能源是国家发展的命脉,传统能源短板突出,新型电池必将是未来强国必备的核心技术。国家未雨绸缪,就必须有人提前铺路。
于是,陈立泉给物理所领导写了一封信,申请改变研究方向。
“我想转向研究超离子导体。目前整个马普固体所几乎都在研究氮化锂,据说可用来制造汽车的动力电池。”
“同意!前提是要完成导师交代的晶体生长任务。”中国科学院和物理所领导很快批准了这一调整。这一抉择,使中国在世界电池技术革命的起跑线上没有缺席,也成为中国科学院前瞻识别战略方向、支持科学家进入国际前沿的生动案例。
得到批准后,原本的访学研究计划也随之重新调整。
白天泡在实验室钻研固态离子学原理,夜晚啃读外文资料,密密麻麻的笔记写满十余本。原本一年的晶体生长研究任务,陈立泉五个月就高效完成,挤出所有时间攻坚电池新技术。在访学的一年多里,他发表了4篇论文,基本掌握了固态离子学领域的关键知识。
1978年,学成归国的陈立泉正式放弃深耕十余年的专业,从零开始,专攻锂电池与固态离子学。
这是一次无比勇敢的冒险。没人知道这条路能不能走通,没人知道未来何时能见成果。但陈立泉无比坚定:“只要国家需要,再艰难的路,也要走下去。”
第二次抉择:扎根艰苦一线,倾力助推中国锂电产业突围
转行之初,步履维艰。上世纪70年代末,国内科研条件捉襟见肘。没有专项经费,没有专业实验室和设备,也没有参考图纸,甚至连基础的实验原料都难以采购。
为了不耽误研究,陈立泉带着几名年轻学生,扛起工具、就地改造。居住在物理所一处闲置的老旧鸡舍改造的住处,创立了中国第一个固态离子学实验室。
这段往事,被陈立泉的学生们多次回忆,细节格外动人。鸡舍低矮潮湿,一到下雨天,屋顶漏雨、地面积水,墙角常年长着青苔。屋内竖着几根裸露的电线杆,电线纵横交错,环境简陋到极致。实验室里冬天没有暖气,寒风从缝隙灌进屋内,大家裹着厚棉袄做实验,双手冻得通红僵硬。夏天闷热潮湿,蚊虫成群,汗水常常浸透整件实验服。
“没有先进设备,我们就手工组装简易装置,反复调试参数;没有参考资料,我们就从零梳理固态电池技术体系,在一次次失败中摸索规律。”陈立泉说。
条件苦、进度慢、质疑多,是那段岁月的常态。有人私下议论,放弃好专业蹲鸡舍搞研究,纯属自讨苦吃;也有人断言,国内工业水平不够,锂电池研究根本做不出来,最后只会白费力气。
面对非议与困境,陈立泉从未动摇。他给自己定下六年目标:三年站稳脚跟,三年追赶国际。
“外国人能做的,我们中国人一定也能做。我们慢一点、苦一点没关系,只要不停下,就有希望。”陈立泉说。
日夜坚守、反复攻坚,奇迹在坚持中诞生。短短五年时间,陈立泉带领团队建成国内首个固态离子学实验室,填补多项国内技术空白,数十篇高质量论文让中国锂电研究首次站上国际学术舞台。
1988年,简陋的实验室里诞生了中国第一块固态锂电池。电池外观粗糙、工艺简单,却是中国锂电“从0到1”的历史性突破,彻底终结了国内无自主锂电技术的局面。
然而,陈立泉并不满足于此,他认为科研的终极价值在于赋能产业、惠及国家。
由于当时材料体系、电芯设计、制造工艺都不成熟,全固态锂电池短期内并不具有商业化的可能性。与此同时,1990年,日本索尼公司宣布液态锂离子电池开始商业化,在该领域形成明显领先优势。
面对这一新的技术格局,陈立泉没有固守原有路线,而是作出新的战略判断:必须尽快转向更接近产业化的液态锂离子电池,解决我国在这一关键技术领域的空白问题。
1995年,陈立泉团队率先研制出国内第一块液态电解质锂离子电池,填补了国内空白;
1998年,团队依靠自制设备、国产原材料和自主创新技术,建成国内首条18650型锂离子电池中试生产线,年产能达到20万支;
1999年,团队生产的我国专业摄像机电池,支持了国庆阅兵式中央电视台拍摄工作。
同时,团队同步进行磷酸铁锂、钴酸锂正极材料,纳米硅碳负极材料等核心技术的攻关
……
躬身实干,终换山河巨变。2014年,中国锂电产业全球市场占有率超越日韩,登顶世界第一。曾经被国外卡脖子的技术,彻底变成中国领跑世界的优势产业。
第三次抉择:耄耋之年再出征,逆势布局抢占下一代电池先机
当中国锂电产业迎来鼎盛时代,产业链完整、市场规模全球第一,已八十多岁的陈立泉,本可以安享晚年、静待桃李成荫。但他却再一次作出了不一样的选择——主动奔赴更前沿、更艰难的新赛道。
在行业一片欢呼之时,陈立泉始终保持着清醒的忧患意识。他清楚地看到,传统液态锂电池已经逼近能量密度天花板,还存在起火、漏液等安全隐患。同时锂资源稀缺、价格波动大,长期来看,难以支撑国家长远的能源战略和交通电气化发展。
“固态电池采用不易燃烧、不易挥发和稳定性高的固态电解质,重构现有电池材料体系,有望实现电池本质安全和高能量密度,被全球公认为下一代电池技术的重要方向。”陈立泉说。
然而,固态电池长期面临固固界面兼容性差、离子传输困难、材料体系复杂、规模化制造难等世界级难题。
漫长的研发周期、不确定的技术前景、微薄的短期回报,让很多团队望而却步。但陈立泉始终笃定,核心技术不能依赖别人,国家能源安全必须掌握在自己手中,再硬的骨头,也要啃下来。
耄耋之年的他带领团队大胆创新,跳出传统研究思路,全球首创“原位固态化”技术路线。经过数年日夜攻坚,终于攻克困扰全球学界多年的界面难题,成功研发出具备完全自主知识产权的新一代变革性电池技术,打破国际技术桎梏,率先实现规模量产与应用。
与此同时,陈立泉全力布局钠离子电池研究,以钠资源储量丰富、成本低廉的优势,破解锂资源受限的产业短板,为中国新能源产业搭建双重技术保障体系。
如今,八十六岁的陈立泉,依然站在科研最前线。面对无数荣誉与赞誉,他始终很淡然:“电动中国的梦想,我不一定能全部完成,但我一定要把基础铺好,给年轻人搭好台阶。”
回望陈立泉的科研人生,三次关键选择,写尽一名科学家的赤诚与担当。薪火相传,初心不息。如今越来越多的青年科研人追随他的脚步,扎根新能源领域潜心攻关。正是一代代科研人以无畏之择、久久之功,撑起了中国科技自立自强的壮阔脊梁。
作者:吴月辉
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