据储能界了解到，连续33年保持高增长，平均年增速达23%，2023年全球市场份额达73.8%……中国锂离子电池产业正以绝对优势领跑全球，成为当之无愧的产业霸主。
一个产业的高质、高速发展，离不开政产学研金用等一系列链条的全面推进和高度协同，其中，科学研究作为产业链的起始端，是产业发展的强大基础和动力。近日，深圳商报·读创客户端记者专访中国科学院物理研究所研究员、博士生导师李泓，了解一枚电池从实验室走向工厂、走向世界的故事。
科研突破助力产业腾飞
“我们团队创始人是陈立泉院士，他带领大家从1976年开始涉足电池开发，参与和见证了电池技术的发展历程。”李泓在访问开始时介绍道。1976年，在我国还是铅酸电池和镍镉电池的时代，陈立泉院士在一次出国交流中，敏锐地预见氮化锂在固态电池和新能源汽车储能领域的前景。回国后，便带领团队一头扎进了固态离子学的相关基础研究。经过长达12年的不懈研究，1988年，我国第一块固态锂电池在中国科学院物理所诞生。
1991年，团队开始转攻液态锂离子电池研究。在当时极其有限的科研条件下，通过自主研发，取得了一系列突破性进展。1998年秋，陈老师和黄学杰等老师，依靠自制的设备、国产原材料和中国人自己的技术，团队建成了第一条年产量20万支A型圆柱形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。同年，北京星恒电源有限公司（2003年迁址，改为苏州星恒电源有限公司）成立，第一批锂离子电池产品进入市场，标志着我国正式实现了锂离子电池商业化。
凭借着科研团队扎实的基础研究和在核心技术、关键材料上的不断突破，我国锂电池产业综合实力迅速上升。从1991年开始，锂电池产能以平均每年23%的增速跃升，到2014年，国际市场占有率开始位列世界第一。此后，中国锂电池制造一马当先，一直稳居世界第一，近几年全球市场占有率更是一度超70%。
在极致中持续探索技术和性能边界
随着液态锂离子电池材料和技术的不断发掘和提升，液态锂离子电池性能的大幅度提升也越来越困难，同时，各类新应用场景的涌现对电池的能量密度等性能也提出了更高的要求。
“如果能将容易燃烧的液态电解质转化为不容易燃烧的固态电解质，可能能显著提升电池的安全性、能量密度、高温稳定性、循环寿命以及充放电电压等。”李泓介绍，这让固态电池的研发成为各国研发团队“角力”的新“战场”。
2013年–2018年，团队开始专注半固态和全固态电池的研发。2016年提出了电解液通过热引发和电化学反应实现原位固态化的方案，经过五年的系统研究，在关键材料、关键工艺等方面取得了一系列突破性进展。例如，2021年，团队实现原位聚合固态化界面融合等核心工程化关键技术，成功将液态电解质转化为更安全、更稳定、能耐更高电压的固态电解质。该技术的突破，使电池的能量密度和安全性都得到显著提升。同时，凭借正极、负极的高能量密度的新解决方案、固态电解质涂层隔膜、预锂化等新材料、新工艺的突破，实现了360Wh/kg高能量密度的动力电池从中试到量产的突破。
“360Wh/kg的动力电池，可以让当前的电动汽车一次充电续航里程达到1000公里，有效解决新能源汽车最重要的安全问题和里程焦虑。”李泓介绍。据悉，2023年6月，360Wh/kg固态电池已经在湖州工厂开始量产下线。“这是这一级别高能量密度动力电池在全球范围内的首次规模量产，标志着第一代固态动力电池从实验室通过了中试研究，进入到了规模量产的商业化阶段。”李泓说。
但他表示，这还只是固态电池的2.0版本。他认为，固态电池将经历从1.0版到4.0版四个阶段的提升。“1.0是混合无机氧化物固态电解质，2.0增加了原位固态化，3.0是准固态的开始，4.0是全固态电池。”李泓说。他认为，全固态电池技术成熟后，必将推动交通革命、能源革命以及其他尖端科学领域的技术革命，进一步提升我国电池研发生产的核心竞争力。
“目前，我们在继续提高混合固液电解质电池技术成熟度的同时，抓紧优化准固态电池和全固态电池的开发。希望在2027年左右，能实现全固态电池样品量产和上车的应用示范。”李泓说。但这必将是一个漫长和充满挑战的过程，需要不断探索技术和材料性能的边界，从而取得更进一步的突破。
产学研用均有强劲增长空间
科研的目的是推动科技进步、解决实际问题、创造社会价值。这些目的的实现，离不开科研成果的转化和应用。李泓介绍，中国科学院物理研究所在深耕科研技术的同时，也在积极推动这些技术的产业化落地。
“我们在固态电池和钠离子电池方面，已经拥有上千项专利。我们的目标是将这些技术转化到龙头企业或孵化优秀的专精特新初创企业，让科研成果服务于产业和社会。”李泓介绍，中国科学院物理研究所从1995年开始探索产业化道路，截至目前，已推动孵化了27家企业。比较突出的是，2016年孵化的北京卫蓝新能源科技股份有限公司，该公司目前规模量产1.0-2.0的半固态电池。2017年，中科院物理所将硅负极相关的10项专利转化到天目先导电池材料科技有限公司，实现了技术的转换和应用。经过7年努力，目前该公司已经成为第三代硅碳负极材料的主流供应商。
从2023年开始，团队研发的氧化物固态电解质技术以及基于原位固态化的材料，已经开始在产品中应用。团队也与行业龙头企业合作，采用了合作开发的材料，推动了一批高能量密度的手机电池的应用，例如：蓝海电池和青海湖电池等。
李泓表示，先进电池的产业化，不仅需要科研技术的突破，还需要政产学研金用的紧密结合。其中，政府政策的支持，是引领和规范行业发展的基础。“政府通过对前瞻性技术研究的支持，鼓励科技创新、推动技术开发，确保我国锂电池产业保持领先地位的关键；通过政策引领和标准化体系的建设，规范整个行业的高质量发展，助力培育良好的产业生态等等，都是行业蓬勃发展的基础条件。”李泓说道。深圳作为全国重要的“电池之都”，目前锂电池相关企业已超4000家，已形成从关键材料生产、电池装备开发、锂电产品制造到电池回收再利用等完整产业链闭环。2023年，深圳先进电池集群主导的产业总产值近3000亿元，产业市场持续稳步高质量增长。
连续33年保持增速，全球市场占有率超七成，我国锂电行业是否存在饱和或产能过剩现象？未来的整体走向如何？李泓表示依然高度看好锂电池产业前景。他介绍，一方面，我国锂电产业规模越来越大，产能持续保持高增长，行业高水平竞争加剧，另一方面，锂电服务的领域和场景也越来越多，行业渗透率越来越高，随着全球能源转型、各类新应用场景的不断涌现，全球对锂电池的性能需求和数量需求也在不断变化和提升。
“在技术方面，我们也储备了混合固液、半固态、全固态等大量具备进一步提升电池综合性能和性价比潜力且尚未产业化应用的新技术。所以，无论是从科学、技术、产业，还是应用上来看，我国锂电产业具备非常强劲的增长空间和发展基础，未来在全球市场还将会有大规模的增长。”李泓认为。
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