一間雞舍起步造電池，打破國外專利封鎖，86歲陳立泉拿下國家最高科學技術獎

記者 陸成寬

　　我國新能源汽車產銷量連續十一年穩居全球第一，2025年產銷量更是雙雙突破1600萬輛，全球超過70%的鋰電池產自中國……這一系列耀眼成就，離不開一位科學家的奠基性貢獻。他就是中國工程院院士、中國科學院物理研究所（以下簡稱“物理所”）研究員陳立泉。

　　他被行業尊稱為“中國鋰電池領域奠基人”，但他總是拒絕這個稱號，擺擺手說：“這個分量太重了，我只是做了我應該做的?！?/p>

　　7月8日，陳立泉獲得2025年度國家最高科學技術獎。

　　從36歲毅然轉向固態離子學研究，居住在由雞舍改造而成的房子里，研制出我國第一塊固態鋰電池；到審時度勢布局液態鋰離子電池，推動產業崛起；再到耄耋之年仍致力于攻克固態電池關鍵材料與技術，陳立泉以半個世紀的堅守與創新，為中國鋰電池從無到有、從跟跑到領跑奠定了堅實基礎。

　　如今，86歲高齡的陳立泉依然活躍在科研一線，朝著全固態電池的新目標奮力攀登。“我們期待固態電池全面領跑，為實現‘電動中國’的夢想筑牢根基?！彼f。

陳立泉在辦公室工作。

　　紐扣電池開啟科研新路

　　陳立泉對電的執著，根植于少年時代。

　　1940年，他生在四川南充的一個農村家庭，老家世陽鎮三面環山，沒有公路，更沒有汽車，出門就得爬山。上小學時，老師和下鄉干部總講：共產主義是什么？蘇維埃政權加電氣化。電氣化又是什么？樓上樓下，電燈電話。在那個點煤油燈的年代，陳立泉一下就記住了這八個字，心底由此埋下了一個電氣化的夢。

　　然而，這個夢在當時遙不可及。直到1956年中考，陳立泉才頭一回用上電燈；1959年考上中國科學技術大學，才第一次坐上汽車。多年后回首，正是這段“缺電”的少年記憶，讓他在面對一個偶然發現時，做出了改變一生的決定。

　　陳立泉和電池的緣分，要從1976年講起。那一年，36歲的陳立泉被派往德國馬克斯·普朗克固體研究所（以下簡稱“馬普固體所”）訪學。

　　一天，在馬普固體所公眾開放日參觀時，陳立泉被展臺上一粒紐扣大小的氮化鋰電池深深吸引。這粒電池看起來很輕巧，與旁邊笨重的鉛酸電池形成鮮明對比。

　　經過詢問，陳立泉了解到，氮化鋰是一種離子導電材料，用它制造的固態電池，能量密度遠高于鉛酸電池，未來極有可能應用于電動汽車領域。他敏銳地意識到，國家未來發展肯定需要這種新材料，隨即萌生了改變研究方向的念頭。

　　轉機出現在1977年。當時，中國科學院派出代表團訪問德國，代表團成員中正好有陳立泉昔日的領導——郝柏林。在一次傍晚散步時，陳立泉向老領導吐露心聲：“我最近接觸到一個新方向，不知道能不能轉向這個領域？”他詳細介紹了固態離子學和鋰離子電池的研究前景。

　　郝柏林當即表態：“可以改，應該做這方面研究?！边@句肯定的答復讓陳立泉下定決心，他很快給物理所領導寫信申請轉換研究方向。大約一個月后，物理所回信“同意”。

　　對陳立泉而言，這樣的轉變并非首次。

　　從1961年進入物理所實習到1976年出國，他的研究方向幾經變更，從事過晶體學研究、參與過胰島素結構分析，甚至還在工廠當過車工。“國家需要什么，就去做什么，這是我們這一代人的家國情?！标惲⑷f。

　　這一次，他同樣毫不猶豫。憑著對科研趨勢的敏銳直覺，他預感固態離子學對未來中國能源發展至關重要。申請獲準后，陳立泉按德國導師要求，僅用5個月就完成了原定一年的晶體研究任務，隨后全身心投入到固態離子學研究中。

　　簡陋雞舍產出原創成果

　　1978年8月，陳立泉學成歸國。在物理所的支持下，他牽頭組建了國內首個固態離子學實驗室，并立下“軍令狀”：“三年國內立足，三年國際上有一席之地”。

　　“那時候，物理所的辦公場地很緊張，所里就把原來養雞的房間給了我們作實驗室。”陳立泉說。就是在這間簡陋的雞舍中，他帶領團隊開啟了國內鋰電池基礎研究和技術攻關之路。沒有設備，他們就手工制作；沒有資料，就熬夜翻譯外文文獻。

　　在中國科學院的體系化支持下，陳立泉團隊經過近十年的艱辛探索，于1988年成功研制出我國第一塊固態鋰電池，但其距離商業化應用仍然很遙遠。

　　就在此時，全球鋰電池技術方向發生轉變。20世紀90年代初，日本索尼公司率先實現液態鋰離子電池商業化。陳立泉果斷作出決定：先放下固態鋰電池的研究，轉攻液態鋰離子電池。

　　1994年，陳立泉團隊建立起實驗室級別的圓柱形鋰離子電池生產線。由于沒有先例可循，他在生產線上親力親為，當了一年多的工人。

　　有一次，為了搶時間，他帶領科研人員去搬運設備。沒想到，拉設備的鋼繩突然斷裂，幾噸重的設備順著樓梯往下滑。所幸設備撞墻轉向，被大家全力頂住，才避免了一場事故。

　　“這一年多當工人的經歷，讓我透徹了解了鋰離子電池生產的每個環節，使科研工作更貼近實際應用。”他說。

　　終于，1998年，他們建成了一條年產20萬支18650型液態鋰離子電池的中試生產線，解決了鋰離子電池規?；a的科學技術與工程問題，產品性能和成品率都處于當時國際先進水平。

　　至此，中國鋰電池產業化之路正式開啟。

　　后來，陳立泉受中國科學院中科集團時任董事長張云崗之邀，以特別顧問身份參與創辦了寧德時代新能源科技股份有限公司（CATL）的前身——新能源（香港）科技有限公司（ATL），推動了CATL的成立和發展。

　　2009年，面對日韓企業的壓倒性領先優勢，陳立泉與CATL時任董事長張毓捷擊掌明志，立下“中國鋰電突圍從CATL開始”的誓言。此后，陳立泉以CATL學術委員會主任的身份，為其選擇合適的技術路線，并大力推進公司與研究院、高校的合作，為公司培養和輸送技術人才。在國家項目的大力支持下，2014年中國鋰電就實現了突圍。

　　如今，在CATL等企業帶動下，我國鋰電池全球市場份額已連續多年位居世界第一。

　　基礎研究推動鋰電突圍

　　在發展產業的同時，陳立泉始終堅持基礎研究，努力實現原材料創新突破。他深知，這是中國鋰電突圍的底氣。

　　拿磷酸鐵鋰來說，這種材料由諾貝爾化學獎得主約翰·古迪納夫首先發現，但它的電子電導率太低，幾乎沒法直接用。國外公司的辦法是在磷酸鐵鋰顆粒表面包一層碳，讓電子能跑起來，并為此申請了專利。后來，這份專利被加拿大魁北克水電公司買走，變成了收費的“利器”，使用磷酸鐵鋰的企業都會被收取每噸2500美元的專利許可費。

　　陳立泉立足基礎研究，從材料的微觀結構開始研究，發現它是一種“一維”離子導體。順著這個基礎認識，他和學生黃學杰提出了新方案：在鐵位置上摻雜極少量的鈉。計算結果顯示，電子電導率提升了整整7個數量級，材料自身的導電問題從根上被解決了。

　　2004年，他們為這項原創技術申請了專利，打破了國外原始專利對磷酸鐵鋰材料的壟斷。

　　如今，磷酸鐵鋰以低成本占據近80%的市場份額，與這場釜底抽薪的勝利密不可分。

　　同樣的思路也用在鈷酸鋰上。這種材料能量密度最高，但有個致命弱點：充電電壓超過4.2伏，氧原子就往外跑，電池迅速衰減。

　　陳立泉團隊從基礎原理出發，早在2001年就拿出了方案——給鈷酸鋰顆粒穿上一層納米級氧化鋁“鎧甲”，之后還為此申請了專利。這層膜薄到能讓鋰離子自由穿過，卻死死攔住氧原子。2011年，比利時優美科公司起訴中國企業侵權，中國企業反擊的證據，正是這件更早的“納米鎧甲”專利。面對更早的專利證據，優美科公司選擇庭外和解，此后再也不提收專利費的事。

　　往前追溯，陳立泉對基礎研究的重視一以貫之。1996年，他看到硅負極的潛力——硅的容量是石墨的十倍，但其在充放電時體積膨脹好幾倍，沒人敢用。他的想法很樸素：把硅做成納米級小顆粒，再怎么膨脹也有限。循著這一思路，他安排博士生接力攻關。

　　1997年，陳立泉和學生李泓等在國際上首次提出納米硅作為鋰離子電池核心負極材料，并申請該領域的首個專利，發明了“元宵”和“魚皮花生”結構材料，攻克了納米硅難分散、副反應嚴重等難題，并實現工程化應用。

　　二十多年后的今天，這項基礎研究的成果已實現萬噸級量產，成為中國擁有完全自主知識產權的核心材料?！拔覀冏龌A研究、申請專利，不是為了收錢，是為產業爭取生存權。”陳立泉說。

　　正是依靠扎扎實實的基礎研究、超前的專利布局，中國鋰電池產業才能在激烈的全球競爭中，既做得大，也站得穩。

　　固態電池攻堅只爭朝夕

　　就在液態鋰離子電池產業蓬勃發展之際，2013年，陳立泉卻將目光悄然轉回了他夢想開始的地方——固態電池。

　　“目前液態鋰電池的能量密度已逼近極限，安全性也存在不足，這些都嚴重制約了其進一步發展。”陳立泉深知，只有啃下固態鋰電池這個硬骨頭，中國鋰電池產業才能保持領先優勢。

　　然而，固態鋰電池攻關之路充滿挑戰。就連約翰·古迪納夫也曾直言：“我不相信你們能做出可以使用的固態電池?！?/p>

　　面對國際權威的質疑，陳立泉內心始終憋著一股勁?！白铌P鍵的是解決界面問題，讓其實現有效導電?！彼麕ьI團隊一直試圖解決在固態電池中持續保持固固接觸這一世界級難題。

　　功夫不負有心人，2016年，陳立泉和李泓創新性提出原位固態化技術路線，在國際上率先解決了固固接觸的世界難題，形成了固態電池整體解決方案。

　　“這是創新性很強的研究，就像中國鋰電池是由跟跑到領跑，最終我們希望固態電池也全面領跑?！标惲⑷f。

　　2023年，陳立泉團隊研發的全球量產能量密度最高的固態動力電池，成功應用于新能源汽車。同時，全球首套兆瓦級固態儲能系統也實現示范運行。

　　正是因為在電池研究方面的一系列杰出貢獻，陳立泉獲得了國家最高科學技術獎。面對這份殊榮，他的反應卻異常平靜?！罢f實話，我對得獎這事向來不感興趣?！彼寡?，“我當年上大學連鋪蓋都沒有，全靠國家的助學金讀完書。我的一切都是國家培養的，我這一輩子，能為國家做點事是理所應當的。”

　　這份淡泊與赤誠，讓他的目光始終投向前方。如今，陳立泉的愿景早已超越單一技術領域，指向國家能源安全的全局。

　　針對鋰資源可能被“卡脖子”的風險，陳立泉等還在國內率先開啟了無資源束縛的鈉離子電池研究，并在該領域取得了突破性成果。

　　“我們發展電動車，不僅僅是為了交通出行，更是出于能源安全的長遠考量?！被谖覈案幻骸⒇氂汀⑸贇狻钡哪茉捶A賦，陳立泉提出了“電動中國”構想，其核心內涵包括交通電氣化、設備智能化以及能源低碳化。

　　“現在，國家大力支持固態電池研發。長遠來看，固態電池必將成為引領‘電動中國’的核心力量。”陳立泉說出了他的希望，“未來地上的汽車、高鐵，天上的飛機，水上的船舶都能夠電動化，這是一項極具創新性的研究，更是一份關乎國家能源安全與可持續發展的時代使命，我們必須做好?！?/p>