在新能源領域，有這樣的中國科研新生代

2月15日，北京，第二屆全固態電池創新發展高峰論壇。

當幾個一線汽車集團的相關負責人相繼在發言中表示，公司計劃在2027年實現全固態電池的裝車應用——鋰資源的爭奪，突然又成為了新能源領域的一項焦點話題。

2025年，全球新能源市場正站在尋找新平衡的十字路口。而技術與資源，則成為了重塑全球新能源格局的重中之重。

新能源電池預生產線

用摩根士丹利分析師亞當·喬納森的話說，圍繞著鋰資源的博弈，將決定哪些國家能坐上綠色革命的牌桌。而在中國，一批青年科研工作者與他們的研究成果，正在為中國提升在新能源領域的核心競爭力添柴加薪。

南京大學朱嘉教授團隊研究的“介面光熱轉化”技術，是可以用於“鹽湖提鋰”的前沿技術；浙江工業大學的陶新永教授團隊則關注解決“死鋰”和“鋰枝晶”問題，致力於提高鋰電池的能量密度和安全性；四川大學郭孝東教授團隊研發的製備工藝讓鋰電池生產過程零排放，許多成果都是世界領先水平。

除了同為綠色低碳方向的持續探索者，他們還有另一個共同點：都是第四屆青山科技獎的獲得者。

這是美團發起的一個專門致力於資助青年科學家的公益性獎項，聚焦在綠色低碳領域，希望激勵青年科研人員，幫助他們堅持在基礎科研領域進行長期攻堅，同時讓科研成果能夠服務產業發展、能夠解決實際問題。

開掛版鹽湖提鋰技術

“介面光熱轉化”的技術原點，是捕捉陽光。這項技術用在鹽湖提鋰領域的時候，效果堪稱開了掛。

低碳轉型技術需要的多種稀有金屬和稀土元素，通常被稱為“轉型金屬”或者“關鍵礦產”。是如今各國資源博弈的重點，具有巨大的戰略意義，鋰便是其中之一。有專家預測，到2030年鋰的年需求量將達300萬噸，2050年將超過600萬噸。新能源汽車從2020年的320萬輛增至2023年的1400萬輛，中國佔全球銷量60%。動力電池佔整車成本40%，而鋰是動力電池的核心材料。

隨著全球新能源產業的快速發展，這種傳統工業中常見於陶瓷玻璃製備的白色金屬，開始以電池的形式，變得無處不在，2021年時，全球鋰產量已經有74%用於電池，而電池市場的70%又來自中國廠商。

然而，彼時中國鋰鹽的進口依存度，也高達70%。

簡而言之，產自中國的鋰離子電池撐起了全球的新能源汽車和手機、筆記型電腦、甚至無人機市場需求。然而中國生產鋰電池的鋰資源，卻有70%從海外進口。這讓中國在2021-2022年那波歷史性的鋰價暴漲中，踩了許多坑。

而我國鋰資源居高不下的對外依存度，和中國鋰資源多集中在高原鹽湖，有密切的關係。

從全球鋰資源現狀來看，鋰雖然並非極度稀缺，但分佈極不均衡。鋰原料主要有兩個來源，一是礦石，二就是鹽湖。礦山提鋰技術發展早且成熟，但鹽湖提鋰卻一直是困擾業界的世界級難題。

含鋰濃度高的鹽湖大多要用沉澱法提鋰，每生產1噸碳酸鋰平均會產生約115噸廢棄物；而含鋰濃度低的鹽湖大多使用吸附法，耗水量約為生產每噸碳酸鋰需350-470噸淡水，是沉澱法耗水強度的近10倍。

然而鹽湖本就主要形成於高海拔的乾旱和半乾旱地區，缺水，缺電，缺基礎設施，生態還極其脆弱，幾乎很難進行開發。國內鹽湖提鋰技術雖逐步成熟，但產量佔比仍不足三分之一。青海察爾汗鹽湖年產能約10萬～12萬噸，西藏鹽湖則因高海拔、生態保護限制，短期內難以實現大規模開發。

青海察爾汗鹽湖

於是如何高效、環保地從鹽湖中提取鋰，就成了我國新能源產業發展的關鍵問題。

朱嘉團隊研究的“鹽湖提鋰”裝置被命名為介面光熱鹽湖提鋰裝置（STLES），研究團隊基於該裝置搭建了介面光熱鹽湖提鋰平臺，除了需要充足的光照，整個過程不需要額外用電，也不需要其他化學藥劑，大大降低了能耗和汙染，而且效率相當高。

全世界都在試圖突破鹽湖提鋰技術，爭搶領先身位。在實驗室中，這項技術已經取得了令人矚目的成果，展現出巨大的應用潛力。

產業落地與電池的脈搏

有人研究怎麼提取鋰資源，也有人研究怎麼使用鋰資源。和朱嘉一樣，浙江工業大學的陶新永教授和四川大學的郭孝東教授，都是第四屆青山科技獎的獲獎者。

如果說朱嘉做的是產業鏈最上游對鋰資源的“開源”，那麼陶新永與郭孝東的研究，從某種意義上說，就是中下游的“節流”與“提效”了。

第四屆青山科技獎獲得者陶新永

在鋰電池中，鋰或鋰化合物經過充放電的迴圈過程後，會發生一些異常的化學反應，其中就包括了“死鋰”和“鋰枝晶”的形成。

死鋰指充放電過程中，因脫鋰不均勻和不徹底形成的與電極失去電接觸的金屬鋰，這些失活的鋰附著在電極表面，不參與充放電反應，於是電池的容量和效能就會每況日下。如果你的手機電池檢測提醒你容量只剩下80%，其中一個很重要的原因就是“死鋰”作祟。

而鋰枝晶則指在充放電過程中，電極表面因不均勻鋰沉積而形成的一種樹枝狀的結晶。這些細小的鋰枝晶會在電池內部造成短路，甚至會引發火災等危險事故。1989年，加拿大Moli公司開發的Li/Mo2S電池因嚴重的鋰枝晶問題而發生多起火災，導致全球範圍內對鋰電池安全性的廣泛恐慌，並一度使鋰金屬二次電池的發展陷入停滯。

陶新永教授的研究方向和其中部分目標，簡單點講，就是幹掉死鋰和鋰枝晶，儘可能地延長鋰電池的壽命與安全性。

“死鋰”和“鋰枝晶”的形成，都發生在電極和電解質之間的化學反應介面上。長期以來，它們的微觀機制仍不明確，這成為制約鋰電池發展的國際性難題。

要解決，首先就必須要“看到”。

陶新永教授及其團隊透過冷凍透射電鏡技術的創新，結合理論計算與效能測試，不僅看清了原來很難看清楚的鋰電池固體電解質介面微結構，突破了金屬鋰負極材料原子級結構視覺化難題，而且揭示了“親鋰位點”抑制鋰枝晶生長的微觀作用機理。隨後，他們創新性地提出了“死鋰再生”等有效解決策略，逐步攻克鋰電池中鋰損失的國際性難題，為高比能鋰二次電池的發展帶來了重要的理論與技術支撐。

相比之下，四川大學郭孝東教授的研究，更多圍繞在電池的正極材料上。正極材料是鋰電池效能的瓶頸和成本的主要組成，佔鋰電池大概40%成本。

郭孝東團隊研發的純鐵法制備工藝，不僅讓生產過程達到 “零排放”，還在能量密度上實現了相當顯著的提升。研究成果轉化建成了多套萬噸級生產裝置，與頭部大廠都有合作，每年產值數十億元。

在《中國製造2025》的規劃中，電池能量密度的目標被定為500Wh/kg。這個目標是由容量✖電壓得來的，當正極材料達到250毫安的時候，就基本實現了這個目標。而目前，郭孝東帶領團隊開發出的高鎳氧化物正極材料已經達到這一容量值，當前正在與寧德時代合作進進一步推進其應用。該類材料在全球範圍內鮮有達到該水平的報道。

過去，新能源電池產業的發展常常要面臨三個方面的問題：一是能量密度很難達到規劃中相對理想的500Wh/kg；二是電池安全事故頻繁發生，嚴重影響社會對電池的信賴度，電池壽命無法得到長足進步；三是鎳鈷鋰等電池核心資源對外依存度太高，從2021年到2024年，即使中國鋰資源對海外的依存度在逐年降低，但截至目前，依存度依然超過了一半以上。

而青山科技獎的三名獲得者，便是圍繞全世界新能源電池產業競爭中，這三個重要的關鍵問題。

看不見的手與看得見的未來

發展新能源是實現“雙碳目標”的重要途徑之一。

北京理工大學前沿交叉科學院院長陳棋，也是第四屆青山科技獎的獲獎者之一。他是對新型薄膜光伏材料與器件做系統研究的學者，在鈣鈦礦太陽能電池研究中取得了原創性成果。

鈣鈦礦是目前學術與產業界認為最有望成為下一代主流太陽能電池的材料和技術。據星海情報局不完全統計，僅僅是2024年下半年，A股光伏元件行業就有7家公司公告已開展鈣鈦礦相關光伏電池技術研發。而陳棋製備的鈣鈦礦/晶矽疊層光伏電池，認證效率超過 32.2%，達到了世界先進水平；鈣鈦礦/CIGS疊層器件認證效率達28.0%，已經成為當前世界先進水平；器件放大 10 倍後效率保有 94.2%，也是世界先進水平。

包括他們在內的眾多科研工作者，正是今天中國新能源產業在國際競爭中佔據一席之地的重要保障，也是未來中國新能源產業發展的底氣。但他們的成功，絕不像許多人想象中那麼一帆風順。

第四屆青山科技獎獲得者陳棋

陳棋開始做鈣鈦礦研究的時候，全世界做這個領域的都不多，當時並沒有專門的專案經費對研究進行資助。2010年以前，新能源還不火的時候，作為川大第一個走上新能源鋰電池方向的人，郭孝東的團隊也坐過許多冷板凳。

相比大團隊，這些青年科研人員一方面面臨經費問題，社會環境和評價體系也給他們帶來了不小的壓力，一些可能因研究方向短期內看不到明顯的經濟效益而得不到足夠的支援，還有一些面對學術競爭、職稱晉升等方面的壓力而舉步維艱。

在採訪中，這些獲獎者幾乎不約而同的肯定著青山科技獎對他們的激勵價值，也都期待著更多社會力量能夠像青山科技獎一樣，關注到青年，關注到那些或許沒有太多“帽子”，但卻致力於透過科研解決實際問題，在事實上將科技發展的成果分享給全民的科研工作者。

結語：科研群星閃耀時

20世紀80年代，一位叫鍾本和的青年女科學家，放棄出國進修的機會，一次次跑進工廠瞭解生產實際問題，沒日沒夜查閱資料，終於在三十年的堅守中打破了困境，創造性地提出了“料漿濃縮法制磷銨新工藝”，為中國的農業發展解決了重要問題。

這位從三四十歲就一頭扎進工廠裡的女教授，也曾有很多年沒做出什麼成果，但她最後獲得成功，得到了國家科技進步一等獎。

中國教育報曾評價她是我國磷化工領域的泰斗級人物，被譽為“磷化工行業的袁隆平”。而鍾本和的其中一個學生，就是從磷化工轉向磷酸鐵鋰正極材料研究的郭孝東。

鍾本和說，“我們學工的，只提出想法是不夠的，要去實幹。”

這種理念被傳承給了郭孝東，於是有了今天獲得“青山科技獎”的正極材料研發成果，和產值已經數十億元的技術實踐。

截至目前，青山科技獎已舉辦四屆，共有39名獲獎者。他們當中年齡最大的不超過45歲，最年輕的，獲獎時只有33歲。

餘彥研究鈉離子電池關鍵電極材料及儲能機制；曾傑攻克二氧化碳和水合成葡萄糖的世界難題；王琛研究做後摩爾時代晶片在環境感知領域的應用……

不只是新能源，一個又一個名字閃耀在青山科技獎過去四年的獲獎名單上，這些獲獎者來自材料科學、化學、化學工程、環境科學、能源科學等多個學科領域，他們的研究成果涵蓋了綠色低碳材料、碳捕集及資源化利用、新能源及儲能、降碳減汙協同控制等青山科技獎關注的綠色低碳議題上。不僅在學術上取得了重要突破，也為解決實際問題提供了新的思路和方法。