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 从一块“手搓”电池到全球第一,中国的锂电池之路

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每天给手机充电、驾驶新能源汽车、使用笔记本电脑……锂电池早已成为现代生活不可或缺的一部分。但很少有人知道,几十年前,中国的锂电池研究几乎还是一片空白。


陈立泉院士在办公室 图片来源:新华社

近日,2025年度国家最高科学技术奖揭晓,中国工程院院士陈立泉获此殊荣。这位深耕锂电池研究半个多世纪的科学家,见证并推动了我国锂电池从基础研究走向产业应用的发展。当然,中国锂电池能够走到今天,并非某一位科学家或某一项技术的功劳,而是一代代科研人员和产业工作者接力创新的成果。

从实验室里一块块亲手组装的"手搓"电池,到今天走向世界前列,中国锂电池究竟经历了怎样的发展历程?

从一块"手搓"电池开始,锂电池为什么这么难?

今天的人们很难想象,上世纪八十年代,国内锂电池研究既缺设备,也缺经验。科研人员没有现成的实验条件,就自己搭建平台、改装设备;没有专门的住所,就住在废弃鸡窝改建的房子里。每一块实验电池都要亲手组装、调试,也因此被形象地称为“手搓”电池。


陈立泉带领团队研制出中国第一块固态锂电池 图片来源:中国科学院


1988年,陈立泉团队成功研制出我国第一块固态锂电池,填补了国内空白。随后,国际锂电池技术快速发展,1991年日本率先实现液态锂离子电池商业化,我国科研人员也迅速调整研究方向,并于1998年建成我国第一条锂离子电池中试生产线,为产业化奠定了基础。

这一切,都要从一种特殊的元素——说起。

自然界中能够导电的金属很多,为什么现代高性能电池偏偏选择了锂?答案在于锂拥有两个突出优势:质量轻、电化学活性高。这意味着,相同重量下,锂能够储存更多能量,因此可以制造出能量密度更高的电池。


锂的密度很小,可以漂浮在石蜡油上 图片来源:百度百科

所谓能量密度,就是单位重量或体积能够储存多少电能。能量密度越高,电池越轻、续航越长。这也是今天智能手机能够轻薄便携,新能源汽车能够行驶数百公里的重要原因。

不过,锂也有"不好伺候"的一面。它化学性质活泼,如果直接使用金属锂,容易发生剧烈反应,影响安全。真正困难的,并不是找到锂,而是让锂离子能够安全、有序地在电池内部往返运动。


锂在空气中燃烧 图片来源:百度百科

现代锂离子电池正是利用这一原理:充电时,锂离子从正极移动到负极;放电时,再返回正极,电子则沿外部电路流动,为各种设备提供电能。这一设计既提高了安全性,也让电池能够反复充放电。

一块锂电池,真正难的是材料体系

很多人以为,锂电池最重要的就是"锂"。事实上,锂只是能量的"搬运工",真正决定电池性能的,是正极、负极、电解液和隔膜共同组成的材料体系。


锂电池基本原理 图片来源:百度百科

可以把它们想象成一支分工明确的团队:正极和负极负责储存和释放锂离子,电解液为锂离子提供迁移通道,隔膜则避免正负极直接接触,同时允许锂离子自由通过。只有各部分协调配合,电池才能稳定工作。

近年来,人们最直观的感受,就是手机和新能源汽车越来越耐用、充电越来越快。这背后,离不开材料体系的不断升级。

例如,提升续航能力,并不只是增加电池数量,而是不断提高能量密度。从钴酸锂、磷酸铁锂到三元材料,再到近年来发展的硅基负极等新材料,科研人员一直在容量、安全性、寿命和成本之间寻找更好的平衡。


手机锂电池 图片来源:维基百科

快充同样如此。很多人认为,提高充电功率就能实现快充,但实际上,充电速度越快,锂离子移动得越快,进入负极的形态越混乱,就可能影响寿命甚至带来安全风险。因此,真正的快充不仅依赖材料创新,还需要优化电解液、电池结构以及电池管理系统,让锂离子"跑得快"的同时也"跑得稳"。


各种锂电池 图片来源:央视网

安全性的提升,也是多项技术共同作用的结果。材料优化、制造工艺改进、热管理设计和智能管理系统不断完善,才让今天的锂电池越来越可靠。正如科研人员所说,从实验室里的样品,到真正走向市场,中间还隔着工程化和产业化。一块性能优异的电池,不只是科学问题,更是一道复杂的工程题。

从实验室到全球领先,中国锂电池做对了什么?

如今,中国已经成为全球锂电池产业的重要力量。但这种领先,并不是靠一次突破实现的,而是长期积累的结果。一种新材料从实验室走向市场,需要经历性能验证、工艺优化、中试放大、安全测试等多个环节。任何一个环节出现问题,都可能让科研成果停留在论文里。


图以固态电池为例,展示了锂电池的产业链情况 图片来源:新华网

过去几十年,我国逐步建立起覆盖基础研究、关键材料、工程制造和产业应用的自主创新体系,让实验室里的成果能够不断走向生产线,再进入千家万户。因此,国家最高科学技术奖所表彰的,不只是某一项技术成果,更是长期坚持基础研究、持续推动科技创新的价值。

今天,无论是手机、电脑,还是新能源汽车和新型储能设备,背后都凝聚着无数科研人员和工程师几十年的持续探索。

锂电池,还有下一站吗?

尽管锂离子电池已经相当成熟,但科学家仍在探索新的技术路线。


传统液态电池与全固态电池的区别 图片来源:新华网

其中,最受关注的是固态电池。它尝试用固体电解质代替液态电解液,理论上有望进一步提升能量密度和安全性。不过,目前不少产品仍属于半固态技术路线,真正意义上的全固态电池距离大规模商业化应用还有不少挑战。

另一条路线是钠离子电池。钠资源更加丰富、成本较低,虽然能量密度暂时不及锂离子电池,却在储能、电动两轮车等场景具有应用潜力。未来,它更可能成为锂离子电池的重要补充,而不是简单替代。


陈立泉与学生在实验室合影 图片来源:中国科学院物理研究所

从实验室里一块块"手搓"电池,到今天支撑新能源汽车、储能产业和智能终端发展的核心技术,中国锂电池的发展历程,也是我国科技创新能力不断提升的缩影。

一块电池,看似只有巴掌大小,却凝聚着材料科学、电化学、工程制造等多个领域几十年的持续探索。它改变的不只是我们的充电方式,也让我们看到,真正改变世界的技术,往往源于一次次默默无闻的基础研究,并最终在一代代科研人员的接力中走向现实。

1.https://content-static.cctvnews.cctv.com/snow-book/index.html?item_id=6929842256336198761

2.https://iop.cas.cn/xwzx/snxw/202607/t20260708_8244241.html

3.https://www.cast.org.cn/xw/MTBD/art/2026/art_3af6dd8ec9ca4773a5242d81abc718ca.html

4.https://m.chinanews.com/wap/detail/chs/zw/10655052.shtml

5.https://www.news.cn/finance/20260312/ff3a8c2469cb430da00be9702a63dbec/c.html

作者:蝌蚪君

审核:刘颖 李培元 张超 杨柳

审核专家:梁文杰 中科院物理研究所 研究员

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