2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的獲得者分別是Whittingham（斯坦利·惠廷厄姆）、Goodenough（約翰·古迪納夫）以及日本的科學(xué)家Akira Yoshino（吉野彰），這三個(gè)人的貢獻(xiàn)是不一樣的。

Whittingham教授，實(shí)際上他剛開始研究的是超導(dǎo)材料。關(guān)于超導(dǎo)材料他沒有做什么工作，但是他發(fā)現(xiàn)硫化鈦這個(gè)材料可以制成鋰跟硫化鈦電池，就是鋰做負(fù)極。這種電池的安全性比較差，后來因?yàn)槌隽税踩鹿拾岩晃蝗毡拘〗愕哪槦耍@個(gè)公司就停了。之后Goodenough就合成了一種化合物叫鈷酸鋰，鈷酸鋰是一個(gè)層狀化合物，可以做鋰離子電池的鋰源，它結(jié)構(gòu)還是穩(wěn)定的，這是Goodenough的貢獻(xiàn)。Yoshino看了Goodenough在1978年發(fā)表的文章以后，就想辦法用它去做一種電池。它的負(fù)極不用金屬鋰，而是用碳纖維來做負(fù)極做成這種電池，這種電池后來就叫鋰離子電池。實(shí)際上鋰離子電池已經(jīng)改變了世界，改變最大的就是給我們?nèi)粘Ｉ顜砹撕芏喾奖愕牡胤?。諾貝爾獎(jiǎng)在聲明里就說從智能手機(jī)、筆記本電腦等消費(fèi)電子產(chǎn)品到電動(dòng)車和風(fēng)能、太陽能等大型的儲(chǔ)能裝置，如今鋰離子電池已成為我們生活中不可或缺的能量源。我跟鋰電池打交道大概有四十幾年的時(shí)間，今天我想以鋰電池與“電動(dòng)中國(guó)”為題材跟大家一起來交流。

我國(guó)鋰電池產(chǎn)業(yè)是如何做到世界第一的？

從2018年全球電動(dòng)汽車電池企業(yè)市場(chǎng)份額的排名情況來看，前10名中排名第一的是寧德時(shí)代，就是CATL，第2名是日本的松下公司，第3名是比亞迪。2018年，中國(guó)有6個(gè)鋰電池企業(yè)位居動(dòng)力電池世界市場(chǎng)占有率前十。寧德時(shí)代是37.23%，穩(wěn)居第一，日本松下公司是21.54%，排名第二，但是差十幾個(gè)百分點(diǎn)。

中國(guó)鋰離子電池產(chǎn)量為什么能夠世界第一？這要從其開始講起。

中國(guó)鋰電池研究并不晚，幾乎和世界同步。1976年的圣誕節(jié)之前，中國(guó)科學(xué)院派遣我到德國(guó)斯圖加特馬普固體所進(jìn)修，當(dāng)時(shí)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(duì)氮化鋰這么感興趣？當(dāng)時(shí)才知道氮化鋰是一個(gè)離子導(dǎo)電的材料，據(jù)說是一種叫超離子的導(dǎo)體，可以用來做汽車的電池。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。

他們的研究所有一天對(duì)社會(huì)開放，他們就把氮化鋰，這一個(gè)類似于扣子似的小電池?cái)[在桌子上，旁邊放了一個(gè)鉛酸電池。我一看，一個(gè)鉛酸電池很沉，一個(gè)扣式電池很輕。我就想這個(gè)東西的確是很有用的，所以我馬上就給國(guó)內(nèi)所里打報(bào)告，我說我要改行，從晶體生長(zhǎng)改到新的學(xué)科，叫固體離子學(xué)。大概一個(gè)月以后，所里給我回信，允許我改行?；貒?guó)以后，中國(guó)科學(xué)院非常支持把這個(gè)項(xiàng)目給物理所，說應(yīng)該給這個(gè)年輕人建個(gè)研究室，所以很快就成立了一個(gè)固體離子學(xué)實(shí)驗(yàn)室。這是當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)第一個(gè)固體離子學(xué)實(shí)驗(yàn)室，也是物理所最小的一個(gè)實(shí)驗(yàn)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(jìn)了。當(dāng)時(shí)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(shí)，投資的單位是把技術(shù)變成錢。怎么想辦法能把知識(shí)變成技術(shù)，就是怎么能夠銜接上，我們提出了一個(gè)思路，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?cè)凇皹颉敝虚g會(huì)合。所以就找了一個(gè)投資方，1993年簽訂了一個(gè)A型鋰離子電池的研究開發(fā)協(xié)議，投資方給的經(jīng)費(fèi)是10萬元錢，同時(shí)更重要的是派了三個(gè)人來。這三個(gè)人對(duì)我們有很大支持，因?yàn)楫?dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)室我就一個(gè)碩士生，人手很缺乏。

1995年第1塊鋰電池就從中國(guó)科學(xué)院物理所誕生了。當(dāng)時(shí)的手機(jī)叫“大哥大”，可能年紀(jì)稍大一點(diǎn)的人知道，“大哥大”就是一個(gè)像磚頭一樣的手機(jī)，當(dāng)時(shí)拿個(gè)“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(shí)這個(gè)水平達(dá)到世界先進(jìn)水平，可以再進(jìn)一步往下走，這就是當(dāng)時(shí)我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室怎么樣把它從知識(shí)變成了技術(shù)，走出了這一步。

現(xiàn)在有一種觀點(diǎn)說鋰電池是日本人發(fā)明的，中國(guó)在鋰電池方面技術(shù)不行，只是在應(yīng)用水平上比較領(lǐng)先。鋰離子電池的發(fā)明肯定不是日本人，要不諾貝爾獎(jiǎng)怎么是給兩個(gè)美國(guó)人和一個(gè)日本人。所以說鋰離子電池是日本人發(fā)明的這個(gè)話不完全對(duì)，可以說鋰離子電池是日本人先產(chǎn)業(yè)化的。

日本人最早于1991年宣布產(chǎn)業(yè)化，市場(chǎng)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(gè)公司。韓國(guó)人跟中國(guó)人是往上走的，到2014年我們中國(guó)的動(dòng)力電池、鋰電池市場(chǎng)份額已經(jīng)超過了日本和韓國(guó)，處于世界的第一位，現(xiàn)在還在往上升。

我們的鋰電池技術(shù)從目前發(fā)展的情況來看是不錯(cuò)的。實(shí)際上這是學(xué)術(shù)界、工程界和產(chǎn)業(yè)界的一個(gè)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(jìn)程。

Goodenough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(diǎn)。鈷酸鋰實(shí)際上只能取出0.5摩爾的鋰，而磷酸鐵鋰實(shí)際上是個(gè)絕緣體，都有缺點(diǎn)。我們想辦法找出它的缺點(diǎn)，然后通過理論計(jì)算和試驗(yàn)相結(jié)合進(jìn)行了改性并且取得了專利權(quán)，這個(gè)專利權(quán)對(duì)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(shí)的五礦公司要到中國(guó)來收鋰離子正極材料知識(shí)產(chǎn)權(quán)費(fèi)，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(rùn)可能也不到5萬，他們就到海淀知識(shí)法庭把我們告了，后來中國(guó)的做正極材料的企業(yè)聯(lián)合物理所和他們庭外和解，因?yàn)槲覀冇羞@個(gè)專利，所以他們?cè)僖矝]有提要收專利費(fèi)的問題?？吹贸鰜?，不是我們的原創(chuàng)材料，但是我們做了工作，我們也申請(qǐng)了我們的專利，對(duì)于保護(hù)我們自己的企業(yè)是很有好處的。

第二個(gè)例子就是磷酸鐵鋰。它是個(gè)絕緣體，我們通過理論計(jì)算，它是個(gè)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(gè)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在鐵位摻鈉。鐵位摻鈉的時(shí)候，顏色變黑了，電導(dǎo)率也提高了幾個(gè)數(shù)量級(jí)，它的離子電導(dǎo)率和電子電導(dǎo)率都挺好。所以法國(guó)和德國(guó)科學(xué)家認(rèn)可這個(gè)工作，這是唯一的一條可行的路，打破了國(guó)外的原始專利對(duì)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(guó)外知識(shí)產(chǎn)權(quán)的影響。

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

剛才講的是兩個(gè)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。清華大學(xué)很早就申請(qǐng)了天然石墨做鋰離子電池負(fù)極的專利。兩年前，它申請(qǐng)了國(guó)家的發(fā)明獎(jiǎng)，這個(gè)發(fā)明獎(jiǎng)就等于是承認(rèn)了用天然石墨做鋰離子電池的負(fù)極是我們的知識(shí)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(shí)每克。硅的容量實(shí)際上是相當(dāng)高的，那么硅能不能作為鋰離子電池的負(fù)極呢？1999年我就做了這個(gè)工作，申請(qǐng)了第一個(gè)專利。所以國(guó)際上第一個(gè)硅做負(fù)極的專利是我們申請(qǐng)的，這個(gè)是美國(guó)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(shí)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(chǎng)。

我們現(xiàn)在的原材料基本上是已經(jīng)國(guó)產(chǎn)化，進(jìn)口的量已經(jīng)相當(dāng)少，同時(shí)我們的設(shè)備絕大部分也都是國(guó)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)。

從手機(jī)、數(shù)碼產(chǎn)品到電動(dòng)汽車、輪船，鋰離子電池已經(jīng)在我們生活當(dāng)中扮演著越來越重要的角色。但近些年，鋰電池安全問題引發(fā)的事故同樣令人印象深刻。三星手機(jī)電池起火爆炸，電動(dòng)汽車碰撞起火甚至自燃，波音787客機(jī)發(fā)生鋰離子電池起火事故，生產(chǎn)生活受到新的威脅。除了安全問題，鋰電池的續(xù)航能力、電池循環(huán)使用壽命有限等問題，也常常被人們所詬病。

如何破解鋰離子電池引發(fā)的“焦慮”？

現(xiàn)在有兩個(gè)問題，一個(gè)是安全問題，一個(gè)是里程問題，安全問題和里程問題都跟鋰離子電池有關(guān)系。

鋰離子電動(dòng)車的安全事故時(shí)有發(fā)生，雖然它的安全事故并沒有燃油車的事故多，但是它是個(gè)新生事物，一旦有一個(gè)鋰離子電池車燃燒了或者是爆炸了，網(wǎng)上馬上就傳開了，而且傳得很快。這樣鋰離子電池電動(dòng)車可能就會(huì)受一些影響，產(chǎn)銷都會(huì)受一些影響。里程問題是指鋰離子電池現(xiàn)在的能量密度還不夠高，充一次電大概行駛里程也就是100多公里、200多公里。

我覺得電動(dòng)汽車應(yīng)該把車跟電分開，就是買車和買電池要分開。最好是買一輛電動(dòng)車，我每天上班，如果是從天安門到清華大學(xué)或者到五環(huán)路就可以，可能也就是30公里，那是不是買一輛車能開30公里就行了？不一定非得要開100多公里、200多公里，也就是說裝10度電就夠了。那么車子的錢加上這10度電的電池錢肯定不會(huì)超過10萬元錢，大概五六萬元我就可以買一輛車。但是我要開長(zhǎng)途車怎么辦？能不能我開長(zhǎng)途車的時(shí)候再去租電池？也就是說要專門成立一個(gè)電池的公司。

實(shí)際上我是不主張快充的，因?yàn)楝F(xiàn)在鋰離子電池的機(jī)理決定了它是插入式反應(yīng)，就是說你要允許離子能夠有時(shí)間把它插進(jìn)去。而且現(xiàn)在我們所用的正極材料也好，負(fù)極材料也好，負(fù)極材料用石墨，石墨是個(gè)層狀結(jié)構(gòu)，層狀結(jié)構(gòu)只有離子要對(duì)著那個(gè)層才能插進(jìn)去。如果說正好那個(gè)石墨跟離子是垂直的，進(jìn)不去，它就要轉(zhuǎn)90度才能進(jìn)去。所以你要給它轉(zhuǎn)90度的時(shí)間，如果說你不給它時(shí)間，直接快充的話，它轉(zhuǎn)不過去就會(huì)在石墨片上沉積下來，這樣對(duì)電池壽命是不利的。同樣，放電的時(shí)候，如果特別快地放電，倍率太大了也不行，它也是層狀結(jié)構(gòu)的。一個(gè)正極材料返回去也是一樣，要找準(zhǔn)那個(gè)狹縫它才能進(jìn)去，如果找不準(zhǔn)的話也進(jìn)不去，要等著有機(jī)會(huì)才能往里走。所以說我不主張快充，我是最希望換電池的。適當(dāng)?shù)谋堵食涫强梢?，但是特快了不行，換電模式是好，但是做起來相當(dāng)困難，標(biāo)準(zhǔn)不好統(tǒng)一。這個(gè)一定要國(guó)家統(tǒng)一來考慮，如果說國(guó)家不出臺(tái)政策統(tǒng)一考慮的話，那是很難做的。

現(xiàn)在蔚來公司有一種換電的模式，它從北京開到深圳，每開一步它就有地方換電，幾分鐘就可以換完，充電最快是大概一刻鐘，就是喝一杯咖啡的時(shí)間。一刻鐘已經(jīng)夠快了，換電的話它幾分鐘就可以換完。我最早參觀換電是在清華大學(xué)，清華大學(xué)里頭有一個(gè)換電的裝置，車開上去之后就把車給頂起來，換電的裝置都在地底下，很快就把它換掉了。但是這個(gè)車一定要標(biāo)準(zhǔn)化，電池一定要標(biāo)準(zhǔn)化。所以這就要求國(guó)家統(tǒng)一出臺(tái)政策，就是換電的政策。

大概一個(gè)月以前，我在北京坐出租車，從圓明園到中關(guān)村，我坐的正好是電動(dòng)汽車。我就問他，這個(gè)車跑一天充幾次電？他說，我不充電，我是換電。我說北京有換電嗎？他說有，北京出租車全部是換電。就是說現(xiàn)在換電不用管，你開到那兒去，就有人幫你把電換了，他們還是喜歡開電動(dòng)出租車的。所以將來我們解決退補(bǔ)以后，我覺得一個(gè)不讓銷路往下滑的很重要的事，就是我們是不是可以再回過來重新考慮換電的模式。

從2009年開始，我國(guó)汽車產(chǎn)銷量連續(xù)11年位居全球第一。隨之而來的則是石油消耗量劇增、空氣質(zhì)量惡化等一系列棘手問題。前所未有的能源危機(jī)，讓新能源的開發(fā)利用迫在眉睫。對(duì)汽車來說，不管什么樣的新能源，最終都是轉(zhuǎn)化為電能驅(qū)動(dòng)車輛，而電池作為儲(chǔ)存電能的動(dòng)力核心，其性能在新能源汽車的研發(fā)中扮演著極為關(guān)鍵的角色。鋰離子電池能否根治“汽車病”？它能不能幫助我們構(gòu)建起能源互聯(lián)網(wǎng)，破解能源危機(jī)？

“電動(dòng)中國(guó)”能否破解能源危機(jī)？

我們不是為發(fā)展電動(dòng)車而發(fā)展電動(dòng)車，實(shí)際上是跟我們國(guó)家的能源情況密切相關(guān)的。2004年，我們工程院接受了時(shí)任國(guó)務(wù)院總理溫家寶的一項(xiàng)任務(wù)，讓我們做一個(gè)咨詢項(xiàng)目，就是2050年中國(guó)的油氣資源的情況怎么樣。這個(gè)執(zhí)行項(xiàng)目的結(jié)果大概是這樣：到2050年，我國(guó)自產(chǎn)石油大概每年1.8億噸是沒問題的，就是說從現(xiàn)在開始到2050年還可以在每年1.8億噸的這個(gè)水平。實(shí)際上這條紅線就是1.8億噸，去年大概是1.9億噸，石油的對(duì)外依存度最好不要超過50%。2017年進(jìn)口石油是4.2億噸，國(guó)產(chǎn)石油1.92億噸，對(duì)外依存度達(dá)到68.6%，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過50%了。那么我們的汽車保有量是2.17億輛，每千人167輛，世界平均每千人131輛，我們現(xiàn)在比世界平均水平稍高一點(diǎn)，但跟美國(guó)的每千人800輛還差得遠(yuǎn)。汽車的油耗，如果說按照一輛車一年平均兩噸油來算的話是4.3億噸油，也就是說，我們進(jìn)口4.2億噸給汽車用掉了。最近發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)大油田隱藏量是10億噸，這都是作為特大喜訊報(bào)的。我問了他們回采率是多少，他說回采率可能低于50%，大概40%。兩個(gè)油田的話，也就是說兩年不用進(jìn)口，但是第三年還要進(jìn)口，而且不可能老有像這種10億噸的油田被發(fā)現(xiàn)。所以從這方面可以看出，我們的儲(chǔ)油現(xiàn)在只夠40天用，而日本的儲(chǔ)油是200天。我們國(guó)家儲(chǔ)油希望能夠是100天，這樣的話，實(shí)際上我們最近幾年這個(gè)儲(chǔ)油量已經(jīng)是大大增加了。

能源安全是一個(gè)很重要的事情，當(dāng)時(shí)我們分了幾個(gè)組，電取代組、煤取代組、生物質(zhì)能取代組和總體組。我是電取代組的，就是發(fā)展電動(dòng)車取代進(jìn)口油，這是我們電取代組的一個(gè)結(jié)論。另外要考慮全球二氧化碳的排放，因?yàn)槲覀兪菂⒓恿恕栋屠铓夂騾f(xié)定》的，中國(guó)2010年二氧化碳排放量開始急劇往上升，最近幾年稍稍往下掉一點(diǎn)，然后又往上升了一點(diǎn)。中國(guó)的二氧化碳的排放量是世界第一，所以實(shí)際上我們受到的壓力是相當(dāng)大的?！栋屠铓夂騾f(xié)定》規(guī)定溫度的升高不能高過兩度，這也是大家的希望。因?yàn)楝F(xiàn)在我們國(guó)家西部的那些雪山也都開始融化，你看美國(guó)排放量比我們低，本來它是第1位，那么現(xiàn)在中國(guó)第1位。印度現(xiàn)在發(fā)展很快，它如果不控制的話肯定要遠(yuǎn)超過中國(guó)。我們希望交通能夠電動(dòng)化，小城市是自行車、汽車、公交車，大城市多一個(gè)地鐵，城市間現(xiàn)在有高鐵、飛機(jī)、船舶。我們希望高鐵、飛機(jī) 船舶都能夠電動(dòng)化，就是電動(dòng)汽車、電動(dòng)飛機(jī)、電動(dòng)船舶，這就要靠鋰電池。

最近沈陽有一個(gè)企業(yè)做了一架電動(dòng)飛機(jī)，是兩個(gè)座的。但實(shí)際上你們從網(wǎng)上看的話，2010年上海一個(gè)民營(yíng)企業(yè)已經(jīng)做了一個(gè)電動(dòng)飛機(jī)，也是兩個(gè)座的，已經(jīng)試飛成功。現(xiàn)在電動(dòng)飛機(jī)做得好的是以色列人，已經(jīng)可以做九個(gè)座位的。所以現(xiàn)在我們除了電動(dòng)汽車，還要發(fā)展電動(dòng)船舶和電動(dòng)飛機(jī)。實(shí)際上現(xiàn)在中國(guó)已經(jīng)有電動(dòng)船舶了，是在廣州的一個(gè)2000噸的電動(dòng)船，它用的電池的量大概是八十幾輛電動(dòng)車的電池量，這個(gè)船是用于在珠江上做煤炭運(yùn)輸?shù)?。在上海也?00噸的這種船，不止一艘。另外在溧陽現(xiàn)在已經(jīng)注冊(cè)了一個(gè)電動(dòng)船舶的公司，那是哈理工的李革臣教授注冊(cè)的一個(gè)公司。有人說電動(dòng)汽車并不減少二氧化碳的排放，實(shí)際上這個(gè)電從發(fā)電廠到用戶，它是分高峰電和低谷電的。峰電和谷電的價(jià)格不一樣，要鼓勵(lì)用谷電。

另外，我們發(fā)展太陽能跟風(fēng)能、水能、核能，這幾種能源對(duì)二氧化碳的排放當(dāng)然是相當(dāng)少，但是這些能源實(shí)際上它都要儲(chǔ)能的。原來我對(duì)太陽能沒有什么印象，參觀過北京附近的張北縣我才知道，太陽能實(shí)際上更需要儲(chǔ)能。比如一朵烏云來了以后，把太陽一遮，它的發(fā)電突然一下就小了，幾乎為零。當(dāng)這朵烏云一走，馬上電流就上來了，所以它比風(fēng)電更需要儲(chǔ)能。風(fēng)電，不管風(fēng)來風(fēng)走，風(fēng)葉還在那兒轉(zhuǎn)。風(fēng)來的時(shí)候轉(zhuǎn)得快一點(diǎn)，風(fēng)走了以后轉(zhuǎn)得慢一點(diǎn)，所以它不像太陽能那么厲害。風(fēng)電、太陽能都需要儲(chǔ)能，所以現(xiàn)在有的地方棄風(fēng)棄光，還有水力發(fā)電的棄水，我們棄風(fēng)、棄光、棄水丟失的電量大概是1100億度每年，可以夠600萬輛電動(dòng)汽車用一年。實(shí)際上你只要能夠把儲(chǔ)能搞好，你不用增加新的發(fā)電廠，不用多燒煤，只要把這個(gè)谷電用起來就可以了。

實(shí)際上就是我們要建一個(gè)能源互聯(lián)網(wǎng)，這個(gè)想法已經(jīng)提好幾年了。從我們目前的能源發(fā)展情況來看，現(xiàn)在就是肯定要發(fā)展一些風(fēng)能、太陽能、水能，綠色化發(fā)展，核能不能說它完全是綠色的，但它是個(gè)新能源，所以這些肯定是要發(fā)展的。那么，如果發(fā)展的話就肯定要把所有這些能源用一個(gè)網(wǎng)把它“網(wǎng)”起來，這就是能源互聯(lián)網(wǎng)。

最好我買了一輛電動(dòng)車，走到哪兒我都能充電，就跟現(xiàn)在自行車一樣，我走到哪兒只要刷一下碼，有自行車在那兒，我就可以騎一輛車走。將來也能夠做到這么方便，我的汽車沒有電了，我走到哪兒都有一個(gè)充電樁，一刷碼我就可以充電，或者說換電?，F(xiàn)在說互聯(lián)網(wǎng)的概念還有云存儲(chǔ)的概念，實(shí)際上將來都可以把這些概念用在能源上。因?yàn)楝F(xiàn)在的能源還是條塊分割比較厲害，國(guó)家電網(wǎng)有一套，然后各個(gè)地方電網(wǎng)有地方的一套。比方說現(xiàn)在是棄風(fēng)、棄光，那么可能是為了減少棄風(fēng)、棄光要各個(gè)省市分?jǐn)側(cè)蝿?wù)，這當(dāng)然是國(guó)家的一種辦法，但是如果能源互聯(lián)網(wǎng)真正實(shí)現(xiàn)的話，我就可以把新疆的風(fēng)能、太陽能存儲(chǔ)起來，上網(wǎng)就可以了，別的地方有需要就可以用了，這樣就比較方便。我們現(xiàn)在有的地方電能很便宜，有的地方電能就很貴，如果能夠把新疆的電弄到需要的地方不是挺好嗎？能源互聯(lián)網(wǎng)就要起這個(gè)作用。

現(xiàn)在清華大學(xué)新成立了一個(gè)能源互聯(lián)網(wǎng)研究院，就是想把互聯(lián)網(wǎng)的概念用在能源上，將來能夠把我們國(guó)家的綠色能源增加，把化石能源減少，我想這是能源互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)作用。

誰才是未來的終極電池？

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

固態(tài)電池是什么呢？現(xiàn)在我們用的是鋰離子電池，更全面一點(diǎn)，鎳氫電池、鎳鎘電池、鉛酸電池都是液態(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固態(tài)的。它是固態(tài)，就是里頭不含液態(tài)或者液態(tài)含得很少。固態(tài)電池實(shí)際上不是一個(gè)新的東西，“六五”計(jì)劃、“七五”計(jì)劃時(shí)我們就將固態(tài)電池列入重點(diǎn)課題，科技部也是第一個(gè)把固態(tài)電池這個(gè)課題列為重大項(xiàng)目的。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)電池的負(fù)極是金屬鋰。中間這個(gè)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(shí)，它的安全事故就可以大大減小。

固態(tài)電池并不是說沒有短路的那一天，如果有短路那一天它會(huì)不會(huì)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，不會(huì)爆炸，所以安全性應(yīng)該說比現(xiàn)在的鋰離子電池要高。

固態(tài)電解質(zhì)方面基本上我們中國(guó)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）、PPO（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，他可以在室溫下做到10的負(fù)4次方西門子每厘米，所以應(yīng)該說有新的進(jìn)展。米歇爾·阿芒德聽到崔光磊的報(bào)告以后，第二天就給我發(fā)了E-MAIL，說看來中國(guó)人再一次走到了世界的前列。最近新引進(jìn)的一位博士王雪峰，物理所把他引回來了，他把鋰離子電池和鋰氧電池混起來，他是用硫化鉬做正極，二硫化鉬可以插鋰進(jìn)去，也可以插氧進(jìn)去，形成一個(gè)新的化合物?；炱饋硪院?，它的容量是相當(dāng)高的。這個(gè)工作我們?cè)谖锢硭采暾?qǐng)了專利，所以這是一些新的思路，將來會(huì)對(duì)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(guó)家從跟跑、并跑一直到領(lǐng)跑，能夠保持世界市場(chǎng)占有率第一的位置。要保持這個(gè)第一的位置，我想說目前的鋰離子電池的工作我們不能放松，還有就是有很多創(chuàng)新的工作、創(chuàng)新的成果要往產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。

我很佩服日本人Kanno（菅野），他一直堅(jiān)持研究固體電解質(zhì)，我覺得日本的這一點(diǎn)是值得我們學(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，我們又回過頭來重新去做。我覺得重新去做也不晚，我們實(shí)際上還可以趕得上，從目前的趨勢(shì)來看我們還是有優(yōu)勢(shì)的。所以鋰電池的工作，無論是鋰電池、固態(tài)電池，還是液體電解質(zhì)電池都是應(yīng)該要鼓勵(lì)創(chuàng)新的。除了這個(gè)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(shí)際上鋰是不夠的。昨天米歇爾·阿芒德也給了一個(gè)數(shù)據(jù)，就是說全世界10%的電動(dòng)汽車都用電池來開的話，它大概需要多少電池？大概60多億噸，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(shí)際上也應(yīng)該做的，特別是有些工作我們是有優(yōu)勢(shì)的，是我們率先研究的。

鈉離子電池我們是有優(yōu)勢(shì)的，第一輛低速電動(dòng)車是我們演示的，第一個(gè)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(guó)首先的專利?，F(xiàn)在我們正在做鋰的或者鎂的固態(tài)電池，我覺得這些東西大家都是從頭做起，我們只要抓住時(shí)機(jī)不放棄，應(yīng)該說是有機(jī)會(huì)走到世界前頭的。

氫氧燃料電池不是電池，它實(shí)際上是個(gè)發(fā)電裝置。就是說你有了氫了，通過它加上氧可以產(chǎn)生電、發(fā)電，它是個(gè)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(guó)的鋰資源雖然沒有南美洲那么多，但是我們還算是鋰資源比較豐富的國(guó)家，但是氫并沒有。你將來氫從哪兒來？有人說可以電解水制氫。那當(dāng)然是可以，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，然后你再把它裝瓶，把它液化，最后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，你都是用這個(gè)電去開車。

如果說能夠解決太陽能光解水制氫這個(gè)問題，那么將來我們氫氧燃料電池的確是大有希望的。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(gè)地位，不是近期的事情。

我們目前應(yīng)該怎么樣從鋰離子電池來考慮“電動(dòng)中國(guó)”的問題，就是怎么樣把“電動(dòng)中國(guó)”從夢(mèng)想變成現(xiàn)實(shí)，這是一個(gè)國(guó)家的急需。這些創(chuàng)新性很強(qiáng)的研究，不管你是學(xué)人家的再創(chuàng)新還是我們自己獨(dú)創(chuàng)的，都使得中國(guó)鋰電池由跟跑到并跑，最終我們希望要領(lǐng)跑，為實(shí)現(xiàn)“電動(dòng)中國(guó)”的這個(gè)夢(mèng)想奠定基礎(chǔ)。

（文章內(nèi)容源自陳立泉院士參加“中國(guó)經(jīng)濟(jì)大講堂”時(shí)的演講）

專家簡(jiǎn)介

陳立泉，1940年3月生于四川省南充市。現(xiàn)任中科院物理所研究員。曾任亞洲固體離子學(xué)會(huì)副主席。2001年當(dāng)選為中國(guó)工程院院士。他在中國(guó)率先開展鋰電池及相關(guān)材料研究。在國(guó)內(nèi)首先研制成功鋰離子電池，解決了鋰離子電池規(guī)?；a(chǎn)的科學(xué)技術(shù)與工程問題，實(shí)現(xiàn)了鋰離子電池的產(chǎn)業(yè)化。2007年榮獲國(guó)際電池材料協(xié)會(huì)終身成就獎(jiǎng)，他開展的全固態(tài)鋰電池、鋰硫電池、鋰空氣電池、室溫鈉離子電池等研究，為開發(fā)下一代動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池奠定了基礎(chǔ)。