中國粉體網訊 鋰離子電池現已全面滲入人類生活的方方面面，過去十幾年，中國鋰離子電池產業也發生了巨大變化，形成了上中下游比較完整的產業鏈，生產出了與電動汽車發展進程相匹配的鋰離子動力電池，積極推動了新能源汽車的發展。
但自電動汽車推廣以來，鋰離子電池燃燒爆炸的新聞一直未曾間斷，鋰離子電池的安全性引起了廣泛關注。導致燃燒爆炸的主要原因，在于鋰離子電池電解質是可燃的有機溶液，因此，固態鋰電池有望成為解決動力鋰電池安全問題的終極方案。
作為中國鋰離子電池研究與產業化的主要開拓者，中國工程院院士陳立泉近些年圍繞固態鋰電池，發表了許多富有前瞻意義的戰略思考。中國粉體網小編特做如下梳理。
（圖片來源：Engineering）
發展固態電池，刻不容緩
2014年，面對世界各國都在大力研發固態電池的背景，陳立泉院士提出，為了實現中國鋰電池產業由并跑到領跑的轉變，必須大力研究和開發固態電池，要從材料研究、生產到應用，再到電芯設計、制造以及設備全產業鏈數字化，縮短研發周期，以爭奪領先地位。
固態鋰電池的關鍵是開發一種適用的固態電解質材料，它必須至少滿足兩個條件：首先，要有較高的室溫離子電導率（~10-3S/cm）；其次，與正、負極要形成穩定的界面。
固體電解質材料目前有兩大類：一類是無機材料，另一類是聚合物。這兩類可用的材料都不是很多，室溫離子電導率較高的無機或有機固體電解質材料都僅有5~6種，但是任何一種都不能完全滿足需要。
陳院士指出，尋找新的固體電解質材料和正極材料對于我們爭奪戰略制高點是十分重要的，并提出通過“材料基因組工程”來加快這一進程。
“中國版材料基因組計劃”
材料是制造業的基礎，材料創新往往處在顛覆性技術革命的核心。我國在新材料領域的核心競爭力不足，關鍵材料自給率令人擔憂。另外，依賴科學直覺與試錯的傳統材料研究方法，新材料從發現到市場應用的進程需要很長時間。在此背景下，陳院士指出，我們必須毫不猶豫地將“中國版材料基因組計劃”作為一項國家戰略啟動實施。
材料基因組計劃的根本目的是引領并推廣材料科學研究的新范式和新文化。通過前期材料模擬計算預測材料性質、性能，完成材料設計，再輔以數量有限的關鍵驗證實驗來完成材料的研發。
這首先需要建立一批具有計算工具、實驗工具和數據管理能力的材料基因研究中心，形成新材料創新的基礎設施；與此同時，可以選擇幾種目前我國亟需的關鍵材料進行材料基因組技術攻關研究示范，包括能源材料、復合材料、低維電子材料、無機功能材料、高溫合金等。
應立即加強基礎研究
面對鋰電池產業激烈的國際競爭形勢，中國如何應對？陳院士指出，只有一條：應立即加強基礎研究！無論是從國家層面，還是從企業層面，首先應統一認識，然后加大資金投入。
一方面，為了使可充電池的能量密度高于300Wh/kg，必須研究新的化學體系。新體系是什么？日本人提出的500Wh/kg，甚至更高，是采用什么化學體系？等我們知道了這個體系，他們的專利可能早就已經申請了，屆時我們要用他們的成果，就必須花高價購買知識產權。陳院士告誡說，我們與其幾年后花“大價錢”受制于人，不如現在就花“小錢”加大基礎研究的力度，獲得自主知識產權的成果。
另一方面，鋰/硫電池、鋰/空氣電池，這兩種很有前途的高能量密度鋰電池都必須采用固體電解質。因此，提前布局全固態電池不僅是中期考慮，也是為更長期考慮。由于納米結構電極、新電解質材料、鋰表面處理技術的發展，鋰/硫電池和鋰/空氣電池性能方面取得了顯著進步，特別是鋰/硫電池的應用前景開始更加明朗。而未來能量密度超過500（W·h）/kg的鋰/空氣電池能使電動汽車的行駛里程與內燃機汽車相當，有望成為電動汽車的終極電池。
在陳院士看來，在新一輪的國際競爭中，只要政策適當，只要加大對基礎研究的支持，信任和依靠我國所培養的一批極具創新能力的青年才俊，就一定能取勝。
參考來源：
陳立泉：鋰離子電池改變世界——2019年諾貝爾化學獎成果簡析；科技導報 2019
陳立泉院士：未來一定是固態電池的天下；中國粉體網 2019
中國鋰電研究第一人——陳立泉院士；中國粉體網 2018
陳立泉：鋰電池如何開動電動汽車走出國門；科技導報 2016
陳立泉：四十年固態鋰電池——回顧與展望；儲能科學與技術 2016
陳立泉：材料基因組計劃與先進材料；Engineering 2015
陳立泉：鋰離子電池：從基礎研究到產業；新材料產業 2009
注：圖片非商業用途，存在侵權告知刪除！
