近日，中國工程院院士陳立泉在《中國經(jīng)濟大講堂》演講時指出，中國鋰電池研究并不晚，幾乎和世界同步。1995年，第一塊鋰電池在中科院物理所誕生了，已達(dá)到世界先進水平?，F(xiàn)在，中國鋰離子電池產(chǎn)量已穩(wěn)居世界第一。

中國鋰離子電池產(chǎn)量為什么能夠世界第一?這要從開始來講起。

中國鋰電池研究并不晚，幾乎和世界同步。1976年的圣誕節(jié)之前，科學(xué)院派遣我到西德。那個時候德國還沒有統(tǒng)一，東德、西德是分開的。我到西德斯圖加特馬普固體所進修，當(dāng)時我很快發(fā)現(xiàn)他們?nèi)舷露荚谘芯康嚲w的性能，我感到很奇怪，為什么大家對氮化鋰這么感興趣?當(dāng)時才知道氮化鋰是一個離子導(dǎo)電的材料，據(jù)說是一種叫超離子的導(dǎo)體，可以用來作汽車的電池。我聽到這句話之后馬上在腦子里想了一下，我是不是要改方向。

他們的研究所有個開門辦所，有一天對社會開放，他們就把這個氮化鋰，這一個類似于扣子似的小電池擺在桌子上，旁邊放了一個鉛酸電池。我一看，一個鉛酸電池很沉，一個扣式電池很輕。我就想這個東西的確是很有用的，所以我馬上就給國內(nèi)所里打報告，我說我要改行，從晶體生長改到新的學(xué)科，叫固體離子學(xué)。大概一個月以后，所里給我回信，允許我改行?；貒院?，科學(xué)院非常支持把這個項目給物理所，說應(yīng)該給這個年輕人建個研究室，所以很快就成立了一個固體離子學(xué)實驗室。這是當(dāng)時國內(nèi)第一個固體離子學(xué)實驗室，也是物理所最小的一個實驗室。我從事的工作就是鋰離子導(dǎo)體和鋰電池研究。

1991年索尼公司宣布產(chǎn)業(yè)化以后，物理所迅速跟進了。當(dāng)時我們就在思考怎樣能夠邁出產(chǎn)業(yè)化的第一步。我們做研究的單位是把錢變成知識，如果投資的單位是把技術(shù)變成錢。怎么想辦法能把知識變成技術(shù)，就是怎么能夠銜接上，我們提出了一個思路，就說能不能想辦法讓研究單位往前走幾步，讓投資單位往前走幾步，我們在“橋”中間會合。所以就找了一個投資方，1993年簽訂了一個A型鋰離子電池的研究開發(fā)協(xié)議，投資方給的經(jīng)費是10萬元錢，同時更重要的是派了三個人來。這三個人當(dāng)時對我們有很大支持，因為當(dāng)時實驗室我就一個碩士生，人手很缺乏。

很快1995年第1塊鋰電池就從中科院物理所誕生了。當(dāng)時的這個手機叫“大哥大”，可能年紀(jì)稍稍大一點知道，“大哥大”就是像一個磚頭一樣的一個手機，當(dāng)時拿個“大哥大”是一種身份的象征。A型鋰離子電池就是“大哥大”的電池。中科院鑒定以后認(rèn)為，當(dāng)時這個水平達(dá)到世界先進水平，可以再進一步往下走，這就是當(dāng)時我們在實驗室怎么樣從知識變成了技術(shù)，走出了這一步。

陳立泉院士指出，目前我國鋰電池技術(shù)發(fā)展不錯，這是學(xué)術(shù)界、工程界和產(chǎn)業(yè)界的合作，是研究院所和大學(xué)的通力合作，是高度的重視原始創(chuàng)新、基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究緊密結(jié)合，加快研究成果產(chǎn)業(yè)化進程的結(jié)果。

鋰離子電池的發(fā)明肯定不是日本人，要不諾貝爾獎怎么是給兩個美國人和一個日本人。所以說鋰離子電池是日本人發(fā)明的這個話不完全對，可以說鋰離子電池是日本人先產(chǎn)業(yè)化的，這句話是對的。

日本人最早1991年宣布產(chǎn)業(yè)化，市場占有率是100%，然后一直往下掉，現(xiàn)在還在往下掉。連索尼公司都不做鋰離子電池了，它的鋰離子電池賣給了另外一個公司。韓國人跟中國人是往上走的，到2014年我們中國的動力電池、鋰電市場份額已經(jīng)超過了日本跟韓國，處于世界的第一位，現(xiàn)在還在往上升。

我們鋰電池技術(shù)從目前發(fā)展的情況來看是不錯的。實際上是學(xué)術(shù)界、工程界和產(chǎn)業(yè)界的一個合作，是研究院所和大學(xué)的通力合作，高度重視原始創(chuàng)新、基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究緊密結(jié)合，加快研究成果的產(chǎn)業(yè)化進程。

Goodenough(約翰·古迪納夫)發(fā)現(xiàn)了普遍使用的正極材料鈷酸鋰還有磷酸鐵鋰，但這兩種材料都有缺點。鈷酸鋰實際上只能取出0.5摩爾的鋰，而磷酸鐵鋰實際上是個絕緣體，都有缺點。我們想辦法找出它的缺點，然后通過理論計算和試驗相結(jié)合進行了改性并且取得了專利權(quán)，這個專利權(quán)對于我們鋰離子電池的發(fā)展起了非常重要的作用。

前幾年比利時的五礦公司要到中國來收鋰離子正極材料知識產(chǎn)權(quán)費，據(jù)說是一噸要收5萬。做鈷酸鋰三元材料大概一噸的利潤可能也不到5萬，他們就到海淀知識法庭把我們告了，后來中國的做正極材料的企業(yè)聯(lián)合物理所和他們庭外和解，因為我們有這個專利，所以他們再也沒有提要收專利費的問題。看得出來，不是我們的原創(chuàng)材料，但是我們做了工作，我們也申請了我們的專利，對于保護我們自己的企業(yè)是很有好處的。

第二個例子就是磷酸鐵鋰。它是個絕緣體，我們通過理論計算，它是個一維的離子導(dǎo)體，如果說你在鋰位摻上鉻這種大的離子的話，就把這個鋰的通道堵塞了，這樣是不行的，沒法用。后來就有人又提出來一個在鐵位摻鈉。鐵位摻鈉的時候，顏色變黑了，電導(dǎo)率也提高了幾個數(shù)量級，它的離子電導(dǎo)率和電子電導(dǎo)率都挺好。所以法國和德國科學(xué)家認(rèn)可這個工作，這是唯一的一條可行的路，打破了國外的原始專利對磷酸鐵鋰材料的壟斷。這樣才有我們現(xiàn)在各鋰電池企業(yè)在相當(dāng)大量地使用磷酸鐵鋰材料，不受國外知識產(chǎn)權(quán)的影響。

從這兩個例子可以看得出來，雖然我們沒有做原始創(chuàng)新，是我們給它改性、再創(chuàng)新了，也是非常重要的。

剛才講的是兩個正極材料，那么現(xiàn)在我講負(fù)極材料，這是我們的原始創(chuàng)新了。清華大學(xué)很早就申請了天然石墨做鋰離子電池負(fù)極的專利。兩年前，它申請了國家的發(fā)明獎，這個發(fā)明獎就等于是承認(rèn)了我們用天然石墨做鋰離子電池的負(fù)極是我們的知識產(chǎn)權(quán)。光有石墨還不行，石墨的容量是比較低的，372毫安時每克。硅的容量實際上是相當(dāng)高的，那么硅能不能夠作為鋰離子電池的負(fù)極呢?1999年我就做了這個工作，申請了第一個專利。所以國際上第一個硅作負(fù)極的專利是我們申請的，這個是美國人也承認(rèn)的。但是你要把它用上，還是相當(dāng)困難的。從幾百毫克到幾百公斤，用了17年的時間，這17年我們走的路從文章變成技術(shù)，然后變成產(chǎn)品，變成市場。

我們現(xiàn)在的原材料基本上是已經(jīng)國產(chǎn)化，進口的量已經(jīng)相當(dāng)少，同時我們的設(shè)備絕大部分也都是國產(chǎn)化的設(shè)備，更不用說員工的技術(shù)，現(xiàn)在基本上都是我們自己培養(yǎng)的技術(shù)。

自從發(fā)現(xiàn)了電以后，人類就一直在想方設(shè)法把電儲存起來，于是有了電池，而科技的進步，讓電池的蓄電能力越來越強。隨著鋰電池、太陽能電池等新型動力電池的問世，電池技術(shù)已今非昔比。盡管現(xiàn)在鋰離子電池的應(yīng)用占據(jù)著絕對優(yōu)勢，但是有不少企業(yè)和研究機構(gòu)已經(jīng)在探索電池產(chǎn)品新的未來，鈉離子電池、氫氧燃料電池、固態(tài)電池等等新概念電池紛紛進入大眾視野，那么，誰才是未來的終極電池?

中國工程院院士陳立泉指出，發(fā)展固態(tài)電池，一定要有屬于中國自己的創(chuàng)新，這樣才能為實現(xiàn)電動中國的夢想奠定基礎(chǔ)。像鈉離子電池、鋁離子電池、鎂離子電池、鋅離子電池的研究現(xiàn)在都應(yīng)該做，只要我們能夠抓住時機不放棄，是有機會走到世界前頭的。

現(xiàn)在的鋰離子電池是液體電解質(zhì)，那么能量密度已經(jīng)基本上到了極限，大概300瓦時每公斤或者350瓦時每公斤，已經(jīng)到了極限。那么安全性問題時有發(fā)生，由于它一個能量密度有限，一個安全事故會發(fā)生，所以這樣我們要考慮固態(tài)電池。

固態(tài)電池它是什么呢?現(xiàn)在我們用的是鋰離子電池，更全面一點包括像鎳氫電池、鎳鎘電池、鉛酸電池這些都是液態(tài)電解質(zhì)的電池。固態(tài)電池可以做得跟鋰離子電池一樣，只不過把電解液換成是固態(tài)。它是固態(tài)，就是里頭不含液態(tài)或者液態(tài)含的很少。固態(tài)電池實際上不是一個新的東西，“六五”計劃、“七五”計劃我們就將固態(tài)電池列入重點課題，那么科技部也是第一個把固態(tài)電池這個課題列為重大項目。固態(tài)電池的關(guān)鍵就是要研究固體電解質(zhì)材料，固態(tài)電池它的負(fù)極是用金屬鋰。中間這個電解質(zhì)是固體，固體電解質(zhì)不是液體，那么正極可以用不含鋰的正極材料，也可以用現(xiàn)有的這種正極材料。如果說能夠找出來不含鋰的正極材料，或者說容量更高的，我們就可以做出能量密度更高的固態(tài)電池，那么它的能量密度就可以大于每公斤500瓦時，那么它安全事故可以大大減小。

實際上固態(tài)電池不是說沒有短路的那一天，如果固態(tài)電池有短路那一天它會不會燃燒?金屬鋰在空氣里頭可能起某種反應(yīng)，但是它的量比較小，它不會爆炸，所以安全性應(yīng)該說是比現(xiàn)在的鋰離子電池應(yīng)該要安全。

固態(tài)電解質(zhì)基本上我們中國人沒有原始創(chuàng)新，比較少。既然要發(fā)展固態(tài)電池，一定要有我們的創(chuàng)新。常見的聚合物的材料就這么幾種，PEO (聚環(huán)氧乙烷)、PP0(聚環(huán)氧丙烷)、PAN(聚丙烯腈)，它們的室溫離子電導(dǎo)率都比較低。最近青島能源所崔光磊做了一些新的工作，他可以室溫下做到10的負(fù)4次方西門子每厘米，他的電池也用上了，所以應(yīng)該說有新的進展。米歇爾·阿芒德聽到崔光磊的報告以后，第二天就給我發(fā)個E—MAIL，說看來中國人再一次走到了世界的前列。最近新引進的一位王雪峰博士，物理所把他引回來了，他把鋰離子電池和鋰氧電池混起來，他是用什么?用硫化鉬作正極，二硫化鉬它可以插鋰進去，也可以插氧進去，形成一個新的化合物。混起來以后，它容量是相當(dāng)高的。這個工作我們在物理所也申請了專利，所以這是新的一些思路，將來會對固態(tài)電池起作用。

所以我希望通過固態(tài)電池的發(fā)展來使我們國家能從跟跑、并跑一直到領(lǐng)跑。能夠使世界市場占有率第一位的位置我們能夠保持。要保持這個第一位地位的位置，我想對目前的鋰離子電池的工作我們不能放松，就是有很多創(chuàng)新的工作、創(chuàng)新的成果我們要往產(chǎn)業(yè)化走。

日本人Kanno(菅野)我很佩服他，他一直堅持固體電解質(zhì)一直沒放，我覺得日本的這一點我們是值得學(xué)習(xí)的。我們的固態(tài)電池研究工作從鋰離子電池開始就基本上都放掉了、停掉了，但是現(xiàn)在，只是現(xiàn)在我們又回過頭來重新去做。我覺得重新去做也不晚，我們還可以，實際上還可以趕得上，從目前的趨勢來看我們還是有優(yōu)勢。所以鋰電池的工作，無論是鋰電池也好、固態(tài)電池也好、還是液體電解質(zhì)電池都是應(yīng)該是有很多工作要鼓勵創(chuàng)新的。除了這個以外，其他電池一定要做，比方說鈉離子電池，你別看現(xiàn)在大家做鋰離子電池都是信心滿滿，但是全世界開的車都用鋰離子電池的話，實際上鋰是不夠的。昨天米歇爾·阿芒德也給了一個數(shù)據(jù)，就是說全世界10%的電動汽車都用電池來開的話，它大概需要多少電池 ?60多億噸還是多少，量是相當(dāng)大的。這樣的情況下，一定要發(fā)展像鈉離子電池這一類資源比較豐富的電池。另外鋁離子電池、鎂離子電池或者是鋅離子電池這些實際上也應(yīng)該做的，特別是有些工作是我們有優(yōu)勢，是我們在先的。

鈉離子電池是我們有優(yōu)勢，第一輛低速電動車是我們演示的，第一個100千瓦的電站是我們演示的，然后就像鋅離子電池的專利，人家也承認(rèn)是中國的首先的專利?，F(xiàn)在我們正在做鋰的或者鎂的固態(tài)電池，我覺得這些東西的話大家都是從頭做起，我覺得是我們只要抓住時機能夠不放棄，應(yīng)該說是有機會走到世界前頭的。

氫氧燃料電池不是電池，它實際上是個發(fā)電裝置。就是說你有了氫了，我通過它加上氧我可以發(fā)電、產(chǎn)生電，它是個發(fā)電裝置，不是電池。但是氫氧燃料電池我們一定要研究。氫它沒有礦，它不像鋰，鋰有鋰礦。中國的這個鋰的資源雖然是沒有南美洲那么多，但是我們還算是鋰資源比較豐富的國家，但是氫你沒有。你將來氫從哪兒來?有人說你電解水制氫呢?那當(dāng)然是可以電解水制氫，大家都可以電解水制氫，但是電解水制氫要什么?要電。你有了電，以電解水制氫，然后氫你再把它裝瓶也好，把它液化，最后你再把氫又用氫氧燃料電池去發(fā)電。就是說開始是電，最后還是電，你都是用這電去開車。

如果說能夠解決太陽能光解水制氫這個問題，那么將來我們氫氧燃料電池的確是大有希望。氫氧燃料電池我們要研究，但是要大發(fā)展，就是說它要去取代鋰離子電池的這個地位，不是近期的事情。