?從一塊“手搓”電池到全球第一，中國的鋰電池之路

每天給手機充電、駕駛新能源汽車、使用筆記本電腦……鋰電池早已成為現(xiàn)代生活不可或缺的一部分。但很少有人知道，幾十年前，中國的鋰電池研究幾乎還是一片空白。

陳立泉院士在辦公室 圖片來源：新華社

近日，2025年度國家最高科學(xué)技術(shù)獎揭曉，中國工程院院士陳立泉獲此殊榮。這位深耕鋰電池研究半個多世紀(jì)的科學(xué)家，見證并推動了我國鋰電池從基礎(chǔ)研究走向產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的發(fā)展。當(dāng)然，中國鋰電池能夠走到今天，并非某一位科學(xué)家或某一項技術(shù)的功勞，而是一代代科研人員和產(chǎn)業(yè)工作者接力創(chuàng)新的成果。

從實驗室里一塊塊親手組裝的"手搓"電池，到今天走向世界前列，中國鋰電池究竟經(jīng)歷了怎樣的發(fā)展歷程？

從一塊"手搓"電池開始，鋰電池為什么這么難？

今天的人們很難想象，上世紀(jì)八十年代，國內(nèi)鋰電池研究既缺設(shè)備，也缺經(jīng)驗。科研人員沒有現(xiàn)成的實驗條件，就自己搭建平臺、改裝設(shè)備；沒有專門的住所，就住在廢棄雞窩改建的房子里。每一塊實驗電池都要親手組裝、調(diào)試，也因此被形象地稱為“手搓”電池。

陳立泉帶領(lǐng)團隊研制出中國第一塊固態(tài)鋰電池 圖片來源：中國科學(xué)院

1988年，陳立泉團隊成功研制出我國第一塊固態(tài)鋰電池，填補了國內(nèi)空白。隨后，國際鋰電池技術(shù)快速發(fā)展，1991年日本率先實現(xiàn)液態(tài)鋰離子電池商業(yè)化，我國科研人員也迅速調(diào)整研究方向，并于1998年建成我國第一條鋰離子電池中試生產(chǎn)線，為產(chǎn)業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。

這一切，都要從一種特殊的元素——鋰說起。

自然界中能夠?qū)щ姷慕饘俸芏啵瑸槭裁船F(xiàn)代高性能電池偏偏選擇了鋰？答案在于鋰擁有兩個突出優(yōu)勢：質(zhì)量輕、電化學(xué)活性高。這意味著，相同重量下，鋰能夠儲存更多能量，因此可以制造出能量密度更高的電池。

鋰的密度很小，可以漂浮在石蠟油上 圖片來源：百度百科

所謂能量密度，就是單位重量或體積能夠儲存多少電能。能量密度越高，電池越輕、續(xù)航越長。這也是今天智能手機能夠輕薄便攜，新能源汽車能夠行駛數(shù)百公里的重要原因。

不過，鋰也有"不好伺候"的一面。它化學(xué)性質(zhì)活潑，如果直接使用金屬鋰，容易發(fā)生劇烈反應(yīng)，影響安全。真正困難的，并不是找到鋰，而是讓鋰離子能夠安全、有序地在電池內(nèi)部往返運動。

鋰在空氣中燃燒 圖片來源：百度百科

現(xiàn)代鋰離子電池正是利用這一原理：充電時，鋰離子從正極移動到負(fù)極；放電時，再返回正極，電子則沿外部電路流動，為各種設(shè)備提供電能。這一設(shè)計既提高了安全性，也讓電池能夠反復(fù)充放電。

一塊鋰電池，真正難的是材料體系

很多人以為，鋰電池最重要的就是"鋰"。事實上，鋰只是能量的"搬運工"，真正決定電池性能的，是正極、負(fù)極、電解液和隔膜共同組成的材料體系。

鋰電池基本原理 圖片來源：百度百科

可以把它們想象成一支分工明確的團隊：正極和負(fù)極負(fù)責(zé)儲存和釋放鋰離子，電解液為鋰離子提供遷移通道，隔膜則避免正負(fù)極直接接觸，同時允許鋰離子自由通過。只有各部分協(xié)調(diào)配合，電池才能穩(wěn)定工作。

近年來，人們最直觀的感受，就是手機和新能源汽車越來越耐用、充電越來越快。這背后，離不開材料體系的不斷升級。

例如，提升續(xù)航能力，并不只是增加電池數(shù)量，而是不斷提高能量密度。從鈷酸鋰、磷酸鐵鋰到三元材料，再到近年來發(fā)展的硅基負(fù)極等新材料，科研人員一直在容量、安全性、壽命和成本之間尋找更好的平衡。

手機鋰電池 圖片來源：維基百科

快充同樣如此。很多人認(rèn)為，提高充電功率就能實現(xiàn)快充，但實際上，充電速度越快，鋰離子移動得越快，進入負(fù)極的形態(tài)越混亂，就可能影響壽命甚至帶來安全風(fēng)險。因此，真正的快充不僅依賴材料創(chuàng)新，還需要優(yōu)化電解液、電池結(jié)構(gòu)以及電池管理系統(tǒng)，讓鋰離子"跑得快"的同時也"跑得穩(wěn)"。

各種鋰電池 圖片來源：央視網(wǎng)

安全性的提升，也是多項技術(shù)共同作用的結(jié)果。材料優(yōu)化、制造工藝改進、熱管理設(shè)計和智能管理系統(tǒng)不斷完善，才讓今天的鋰電池越來越可靠。正如科研人員所說，從實驗室里的樣品，到真正走向市場，中間還隔著工程化和產(chǎn)業(yè)化。一塊性能優(yōu)異的電池，不只是科學(xué)問題，更是一道復(fù)雜的工程題。

從實驗室到全球領(lǐng)先，中國鋰電池做對了什么？

如今，中國已經(jīng)成為全球鋰電池產(chǎn)業(yè)的重要力量。但這種領(lǐng)先，并不是靠一次突破實現(xiàn)的，而是長期積累的結(jié)果。一種新材料從實驗室走向市場，需要經(jīng)歷性能驗證、工藝優(yōu)化、中試放大、安全測試等多個環(huán)節(jié)。任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都可能讓科研成果停留在論文里。

圖以固態(tài)電池為例，展示了鋰電池的產(chǎn)業(yè)鏈情況 圖片來源：新華網(wǎng)

過去幾十年，我國逐步建立起覆蓋基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵材料、工程制造和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的自主創(chuàng)新體系，讓實驗室里的成果能夠不斷走向生產(chǎn)線，再進入千家萬戶。因此，國家最高科學(xué)技術(shù)獎所表彰的，不只是某一項技術(shù)成果，更是長期堅持基礎(chǔ)研究、持續(xù)推動科技創(chuàng)新的價值。

今天，無論是手機、電腦，還是新能源汽車和新型儲能設(shè)備，背后都凝聚著無數(shù)科研人員和工程師幾十年的持續(xù)探索。

鋰電池，還有下一站嗎？

盡管鋰離子電池已經(jīng)相當(dāng)成熟，但科學(xué)家仍在探索新的技術(shù)路線。

傳統(tǒng)液態(tài)電池與全固態(tài)電池的區(qū)別 圖片來源：新華網(wǎng)

其中，最受關(guān)注的是固態(tài)電池。它嘗試用固體電解質(zhì)代替液態(tài)電解液，理論上有望進一步提升能量密度和安全性。不過，目前不少產(chǎn)品仍屬于半固態(tài)技術(shù)路線，真正意義上的全固態(tài)電池距離大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用還有不少挑戰(zhàn)。

另一條路線是鈉離子電池。鈉資源更加豐富、成本較低，雖然能量密度暫時不及鋰離子電池，卻在儲能、電動兩輪車等場景具有應(yīng)用潛力。未來，它更可能成為鋰離子電池的重要補充，而不是簡單替代。

陳立泉與學(xué)生在實驗室合影 圖片來源：中國科學(xué)院物理研究所

從實驗室里一塊塊"手搓"電池，到今天支撐新能源汽車、儲能產(chǎn)業(yè)和智能終端發(fā)展的核心技術(shù)，中國鋰電池的發(fā)展歷程，也是我國科技創(chuàng)新能力不斷提升的縮影。

一塊電池，看似只有巴掌大小，卻凝聚著材料科學(xué)、電化學(xué)、工程制造等多個領(lǐng)域幾十年的持續(xù)探索。它改變的不只是我們的充電方式，也讓我們看到，真正改變世界的技術(shù)，往往源于一次次默默無聞的基礎(chǔ)研究，并最終在一代代科研人員的接力中走向現(xiàn)實。

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

審核：劉穎 李培元 張超 楊柳

審核專家：梁文杰 中科院物理研究所 研究員