现场直击

自 1999 年起，《麻省理工科技评论》每年都会评选出“35 岁以下科技创新 35 人”，涵盖范围包括生物医疗、智能计算、新能源、新材料等几乎所有新兴技术领域。2021 年“35岁以下科技创新 35 人” 亚太区正式落地中国，已在杭州未来科技城发布两届。

为聚集全球创新人才和资源，搭建展现“青年人”智慧与潜力的舞台，《麻省理工科技评论》中国于2023 年 11 月 2-3 日 在 杭州未来科技城·国际会议中心举办2023《麻省理工科技评论》“35岁以下科技创新35人”亚太区发布仪式暨青年科技论坛。

科技创新的奇迹总是来源于梦想的火花，本次活动我们将以「I have a dream」大梦想家作为主题，让更多人看见他们追求梦想之路，让一个火苗点燃他们无穷的势能。

以下是浙江大学求是讲席教授、衢州动力电池与储能研究院院长陆俊在《麻省理工科技评论》“35岁以下科技创新35人”青年科技论坛的精彩讲话，由云现场整理。

大家早上好！我是陆俊，来自浙江大学，我之前也是在考虑到底是用中文还是用英文来说，我认为用中文来进行致辞可能会更好，因为我们大部分观众或者听众都是讲中文的，所以我们可以使用翻译器，这样我说中文，译员老师也可以休息一会儿。

我今天跟大家分享一下关于我在锂电池领域的看法，前面我们也听了全固态电池。其实电池的发展经历了很长的发展过程，电池在日常生活中已经不可或缺，从手机、电脑到动力电池、动力汽车到未来更大的储能市场。

电池的发展和我们电池里面最核心的材料发展有很大的关系，所以在2019年诺贝尔化学奖颁给了这三位伟大的科学家，我认为他们三位应该更早就得到了诺贝尔奖，原因就是我们大家都可以看到从他们发明电极材料、电池材料到现在生活的转变，我们可以看到没有电池是很难想象在我们现在的生活中是什么样的。这三位杰出的科学家是John B Goodenough、Stanley Whittingham和Akira Yoshino，他们对电池的发展做出了不同的贡献，他们到底对电池做了什么样的贡献。

Whittingham在1976年的时候第一次实现了金属锂和二锂化碳（音）这么一个商业化的电池，当然我们现在知道这个电池没那么成功，原因是因为当时锂金属容易着火，所以当时商业化的时候紧急召回了大部分的电池，但是这个电池在固态里可以用，在液态中比较麻烦。但是Whittingham第一次真正把电池做出来了，而且提出了嵌入机制。中间这位科学家肯定大家都很熟悉John B Goodenough，我们把他叫做锂离子电池之父，他的贡献是得诺贝尔奖的时候是因为开发了钴酸锂。当然我们知道第一次索尼商用电池用的钴酸锂，当然John B Goodenough还发明了磷酸铁锂和锰酸锂。当然电池不仅仅是正极材料，还有负极，当时Akira Yoshino就解决了负极的问题，他用了石油焦和钴酸锂的匹配把负极也做好了。所以1991年索尼公司就开发了第一款商业锂电池，这块锂电池跟我们现在的锂离子电池还很不一样，当时还没有用到石墨，用了石油焦，当时用的电解液是PC，是碳酸丙烯酯，碳酸丙烯酯实际跟现在常用的石墨是不兼容的，所以在1994年的时候我们推出了一款以石墨负极为主的的锂离子电池一直用到现在，现在它用的电解液就是EC，而不是PC，因为PC会让石墨剥离开。

电池从我们现在来看，刚才讲了电池有很多种类，3C到动力电池到未来大规模储能，因为种类的不同，所以我们在做研发、企业的时候实际上应该会想到用在什么场景里。比如说3C电池，很多高端产品可以看到钴酸锂这个正极材料很难被取代，不是能量密度高，而是因为钴酸锂的正式密度很高，所以3C电子对体积能量密度要求更高，这也就是为什么钴酸锂在3C电池中很难被取代。

大家现在都知道动力电池在国内比较流行两款正极材料，磷酸铁锂和NMC，为什么市场上会有需求的差异。2019年的时候国家政策补贴有变化，那时候需要能量密度高，所以磷酸铁锂也降下来了，我们现在已经没有政策补贴了，所以目前由市场决定到底用什么材料。所以可以看到磷酸铁锂相比三元材料更安全、循环稳定性更好。所以我个人的观点，我们做电池首先想到的应该是在哪个场景里用，绝对不是一个电池能用在所有场景里，万能电池现在肯定是不存在的。

这表就给大家看一下从2018年到2030年，锂离子电池的需求，当然大部分需求在乘用车上，包括了家用电动车和公共汽车。但实际上这里少了一个，大规模储能。大规模储能为什么不在这里面，因为锂离子很可能不会成为大规模储能主要的电池类型。我们讲电池第一个考虑到用在哪个场景底下。

接下来我给大家讲一下电池中用什么材料，这些材料是怎么的。我们如何从钴酸锂到三元到NMC，最早研发出来的钴酸锂是层状材料，被镍取代以后就变成三元正极材料，我们听说的811就是由镍定义的，目的是提高材料容量从而整个电池能量密度。最后开发出的材料叫NMC材料，目的是为了提高容量，这个怎么来的呢？进一步在过渡金属层里面一部分过渡金属被金属锂取代实现了分层。带来的问题一定是稳定性、安全性，这也是目前科研界和产业界都非常关注的问题。

除了正极，负极也一样，电池的能量密度不是仅仅由正极材料决定，也是有负极材料决定。石墨负极到硅基负极到最后锂金属，这个发展趋势和正极是一样的，能量密度。但是问题就来了，硅基材料的问题就是体积膨胀，金属锂如何解决安全性，锂之间生长的问题。

我们可以看到这几年来为了提高电池能量密度怎么做的。从2018年到2020年、到2022年，每年都在提高，也就是10%—20%，在学术界，我们自己做文章的时候其实这还蛮容易的，但是真正要把技术放到产业界难度是很大的，提高10%已经非常了不起了。最后的目标石墨对三元正极、高镍三元正极、硅基和高镍三元正极到最后的固态金属锂加高镍三元正极或负锂，能量密度越来越高，后来我们的成本降低了，我们希望最后也是能回收，成本降低，另外可以对动力电池有更长的续航。

实际上用过渡金属氧化物作为正极材料，能量密度肯定是有上限的，为了达到更高的能量密度就要研发下一代的锂金属电池，这里是我自己做的锂空气电池或者锂硫电池。空气电池应该是终极电池形态，但实际上离商业化还是比较远的，里面有很多的难点需要解决。我们怎么做呢？我们能否把开放式的，因为它要空气，能否把开放式的锂空气电池变成锂氧电池，这也是我们现在正在攻克的方向。

当然我们在谈论电池的时候不能一味地讲能量密度，还要考虑到其他很多的因素，到产业或者工业界应用的时候很多场景不仅是由能量密度决定的，其中如何在极端条件底下让电池也能正常工作，比如说高电压、高低温、快充。这里面所包含的那些基础的科研问题是什么？也就是如何解决在低温下电解液的离子电导问题等等，这些确实是科学界很感兴趣，但实际上产业界也很感兴趣，只有解决这些问题才能让电池在更多的环境下应用。

极端条件还包括了快充，这里当然解决快充问题需要去研发材料。另外能否用换电的方式来替代快充，未来可能也在做这个事情，而且我们可以看到如果有蔚来汽车的朋友知道肯定可以去换电。未来如果在5分钟、10分钟内可以把电充满，快充的市场肯定相对来说会小一点。快充5分钟、10分钟是什么概念呢？就是用几C的倍率来充，倍率越高对电的要求越高，所以整个电池其实牵涉到方方面面的东西，特别是产业化的时候。

当然还有安全性，液体电解液容易着火，固态是一个解决的办法。为什么固态现在没有产业化呢？当然它有很多的问题。第一，价格太贵；第二，还没有完全做到截面和液态那么好，未来可能能通过技术的发展能看到固态电池更快地上吃。

储能，我其实今天是讲锂离子，当然储能不仅仅局限于锂离子，因为储能要求的第一点是安全，因为远远比我们用的动力电池大得多，磷酸铁锂是唯一能够作为锂离子储能的，但是用来调峰成本太高了。未来想做到太阳能、风能、绿色能源存储起来，我们叫做风光储一体化。这个储能电池需要什么？我个人认为可能不仅仅局限于锂离子电池了，钠离子电池也研究得比较多，甚至铅酸在市场上也可以看到。

今天讲了这么多，我们一直在研发电池。这是我十多年来做的工作，我自己的课题组最近期主要是集中在正负极，也做了锂硫空气电池和锂离子电池的回收等等。对于锂离子产业或者电池产业来说，相信需要更多的力量或者更多的科研团队去攻克，不仅仅局限在非常基础的，我们也需要有产业界的介入。这里面我们最想看到的是什么呢？我们的学术界开发出来的技术能在产业界尽快地落地，尽快让我们的电池能用到日常生活中。最后当然希望我们未来的世界是以绿色能源为主，以电池储能为核心。

谢谢大家！