在新能源领域，有这样的中国科研新生代

2月15日，北京，第二届全固态电池创新发展高峰论坛。

当几个一线汽车集团的相关负责人相继在发言中表示，公司计划在2027年实现全固态电池的装车应用——锂资源的争夺，突然又成为了新能源领域的一项焦点话题。

2025年，全球新能源市场正站在寻找新平衡的十字路口。而技术与资源，则成为了重塑全球新能源格局的重中之重。

新能源电池预生产线

用摩根士丹利分析师亚当·乔纳森的话说，围绕着锂资源的博弈，将决定哪些国家能坐上绿色革命的牌桌。而在中国，一批青年科研工作者与他们的研究成果，正在为中国提升在新能源领域的核心竞争力添柴加薪。

南京大学朱嘉教授团队研究的“界面光热转化”技术，是可以用于“盐湖提锂”的前沿技术；浙江工业大学的陶新永教授团队则关注解决“死锂”和“锂枝晶”问题，致力于提高锂电池的能量密度和安全性；四川大学郭孝东教授团队研发的制备工艺让锂电池生产过程零排放，许多成果都是世界领先水平。

除了同为绿色低碳方向的持续探索者，他们还有另一个共同点：都是第四届青山科技奖的获得者。

这是美团发起的一个专门致力于资助青年科学家的公益性奖项，聚焦在绿色低碳领域，希望激励青年科研人员，帮助他们坚持在基础科研领域进行长期攻坚，同时让科研成果能够服务产业发展、能够解决实际问题。

开挂版盐湖提锂技术

“界面光热转化”的技术原点，是捕捉阳光。这项技术用在盐湖提锂领域的时候，效果堪称开了挂。

低碳转型技术需要的多种稀有金属和稀土元素，通常被称为“转型金属”或者“关键矿产”。是如今各国资源博弈的重点，具有巨大的战略意义，锂便是其中之一。有专家预测，到2030年锂的年需求量将达300万吨，2050年将超过600万吨。新能源汽车从2020年的320万辆增至2023年的1400万辆，中国占全球销量60%。动力电池占整车成本40%，而锂是动力电池的核心材料。

随着全球新能源产业的快速发展，这种传统工业中常见于陶瓷玻璃制备的白色金属，开始以电池的形式，变得无处不在，2021年时，全球锂产量已经有74%用于电池，而电池市场的70%又来自中国厂商。   

然而，彼时中国锂盐的进口依存度，也高达70%。

简而言之，产自中国的锂离子电池撑起了全球的新能源汽车和手机、笔记本电脑、甚至无人机市场需求。然而中国生产锂电池的锂资源，却有70%从海外进口。这让中国在2021-2022年那波历史性的锂价暴涨中，踩了许多坑。

而我国锂资源居高不下的对外依存度，和中国锂资源多集中在高原盐湖，有密切的关系。

从全球锂资源现状来看，锂虽然并非极度稀缺，但分布极不均衡。锂原料主要有两个来源，一是矿石，二就是盐湖。矿山提锂技术发展早且成熟，但盐湖提锂却一直是困扰业界的世界级难题。

含锂浓度高的盐湖大多要用沉淀法提锂，每生产1吨碳酸锂平均会产生约115吨废弃物；而含锂浓度低的盐湖大多使用吸附法，耗水量约为生产每吨碳酸锂需350-470吨淡水，是沉淀法耗水强度的近10倍。

然而盐湖本就主要形成于高海拔的干旱和半干旱地区，缺水，缺电，缺基础设施，生态还极其脆弱，几乎很难进行开发。国内盐湖提锂技术虽逐步成熟，但产量占比仍不足三分之一。青海察尔汗盐湖年产能约10万～12万吨，西藏盐湖则因高海拔、生态保护限制，短期内难以实现大规模开发。   

青海察尔汗盐湖

于是如何高效、环保地从盐湖中提取锂，就成了我国新能源产业发展的关键问题。

朱嘉团队研究的“盐湖提锂”装置被命名为界面光热盐湖提锂装置（STLES），研究团队基于该装置搭建了界面光热盐湖提锂平台，除了需要充足的光照，整个过程不需要额外用电，也不需要其他化学药剂，大大降低了能耗和污染，而且效率相当高。

全世界都在试图突破盐湖提锂技术，争抢领先身位。在实验室中，这项技术已经取得了令人瞩目的成果，展现出巨大的应用潜力。

产业落地与电池的脉搏

有人研究怎么提取锂资源，也有人研究怎么使用锂资源。和朱嘉一样，浙江工业大学的陶新永教授和四川大学的郭孝东教授，都是第四届青山科技奖的获奖者。

如果说朱嘉做的是产业链最上游对锂资源的“开源”，那么陶新永与郭孝东的研究，从某种意义上说，就是中下游的“节流”与“提效”了。   

第四届青山科技奖获得者 陶新永

在锂电池中，锂或锂化合物经过充放电的循环过程后，会发生一些异常的化学反应，其中就包括了“死锂”和“锂枝晶”的形成。

死锂指充放电过程中，因脱锂不均匀和不彻底形成的与电极失去电接触的金属锂，这些失活的锂附着在电极表面，不参与充放电反应，于是电池的容量和性能就会每况日下。如果你的手机电池检测提醒你容量只剩下80%，其中一个很重要的原因就是“死锂”作祟。

而锂枝晶则指在充放电过程中，电极表面因不均匀锂沉积而形成的一种树枝状的结晶。这些细小的锂枝晶会在电池内部造成短路，甚至会引发火灾等危险事故。1989年，加拿大Moli公司开发的Li/Mo2S电池因严重的锂枝晶问题而发生多起火灾，导致全球范围内对锂电池安全性的广泛恐慌，并一度使锂金属二次电池的发展陷入停滞。

陶新永教授的研究方向和其中部分目标，简单点讲，就是干掉死锂和锂枝晶，尽可能地延长锂电池的寿命与安全性。

“死锂”和“锂枝晶”的形成，都发生在电极和电解质之间的化学反应界面上。长期以来，它们的微观机制仍不明确，这成为制约锂电池发展的国际性难题。

要解决，首先就必须要“看到”。

陶新永教授及其团队通过冷冻透射电镜技术的创新，结合理论计算与性能测试，不仅看清了原来很难看清楚的锂电池固体电解质界面微结构，突破了金属锂负极材料原子级结构可视化难题，而且揭示了“亲锂位点”抑制锂枝晶生长的微观作用机理。随后，他们创新性地提出了“死锂再生”等有效解决策略，逐步攻克锂电池中锂损失的国际性难题，为高比能锂二次电池的发展带来了重要的理论与技术支撑。

相比之下，四川大学郭孝东教授的研究，更多围绕在电池的正极材料上。正极材料是锂电池性能的瓶颈和成本的主要组成，占锂电池大概40%成本。

郭孝东团队研发的纯铁法制备工艺，不仅让生产过程达到 “零排放”，还在能量密度上实现了相当显著的提升。研究成果转化建成了多套万吨级生产装置，与头部大厂都有合作，每年产值数十亿元。

在《中国制造2025》的规划中，电池能量密度的目标被定为500Wh/kg。这个目标是由容量✖电压得来的，当正极材料达到250毫安的时候，就基本实现了这个目标。而目前，郭孝东带领团队开发出的高镍氧化物正极材料已经达到这一容量值，当前正在与宁德时代合作进进一步推进其应用。该类材料在全球范围内鲜有达到该水平的报道。

过去，新能源电池产业的发展常常要面临三个方面的问题：一是能量密度很难达到规划中相对理想的500Wh/kg；二是电池安全事故频繁发生，严重影响社会对电池的信赖度，电池寿命无法得到长足进步；三是镍钴锂等电池核心资源对外依存度太高，从2021年到2024年，即使中国锂资源对海外的依存度在逐年降低，但截至目前，依存度依然超过了一半以上。

而青山科技奖的三名获得者，便是围绕全世界新能源电池产业竞争中，这三个重要的关键问题。    

看不见的手与看得见的未来

发展新能源是实现“双碳目标”的重要途径之一。

北京理工大学前沿交叉科学院院长陈棋，也是第四届青山科技奖的获奖者之一。他是对新型薄膜光伏材料与器件做系统研究的学者，在钙钛矿太阳能电池研究中取得了原创性成果。

钙钛矿是目前学术与产业界认为最有望成为下一代主流太阳能电池的材料和技术。据星海情报局不完全统计，仅仅是2024年下半年，A股光伏组件行业就有7家公司公告已开展钙钛矿相关光伏电池技术研发。而陈棋制备的钙钛矿/晶硅叠层光伏电池，认证效率超过 32.2%，达到了世界先进水平；钙钛矿/CIGS叠层器件认证效率达28.0%，已经成为当前世界先进水平；器件放大 10 倍后效率保有 94.2%，也是世界先进水平。

包括他们在内的众多科研工作者，正是今天中国新能源产业在国际竞争中占据一席之地的重要保障，也是未来中国新能源产业发展的底气。但他们的成功，绝不像许多人想象中那么一帆风顺。   

第四届青山科技奖获得者 陈棋

陈棋开始做钙钛矿研究的时候，全世界做这个领域的都不多，当时并没有专门的项目经费对研究进行资助。2010年以前，新能源还不火的时候，作为川大第一个走上新能源锂电池方向的人，郭孝东的团队也坐过许多冷板凳。

相比大团队，这些青年科研人员一方面面临经费问题，社会环境和评价体系也给他们带来了不小的压力，一些可能因研究方向短期内看不到明显的经济效益而得不到足够的支持，还有一些面对学术竞争、职称晋升等方面的压力而举步维艰。

在采访中，这些获奖者几乎不约而同的肯定着青山科技奖对他们的激励价值，也都期待着更多社会力量能够像青山科技奖一样，关注到青年，关注到那些或许没有太多“帽子”，但却致力于通过科研解决实际问题，在事实上将科技发展的成果分享给全民的科研工作者。

结语：科研群星闪耀时

20世纪80年代，一位叫钟本和的青年女科学家，放弃出国进修的机会，一次次跑进工厂了解生产实际问题，没日没夜查阅资料，终于在三十年的坚守中打破了困境，创造性地提出了“料浆浓缩法制磷铵新工艺”，为中国的农业发展解决了重要问题。

这位从三四十岁就一头扎进工厂里的女教授，也曾有很多年没做出什么成果，但她最后获得成功，得到了国家科技进步一等奖。

中国教育报曾评价她是我国磷化工领域的泰斗级人物，被誉为“磷化工行业的袁隆平”。而钟本和的其中一个学生，就是从磷化工转向磷酸铁锂正极材料研究的郭孝东。

钟本和说，“我们学工的，只提出想法是不够的，要去实干。”

这种理念被传承给了郭孝东，于是有了今天获得“青山科技奖”的正极材料研发成果，和产值已经数十亿元的技术实践。

截至目前，青山科技奖已举办四届，共有39名获奖者。他们当中年龄最大的不超过45岁，最年轻的，获奖时只有33岁。

余彦研究钠离子电池关键电极材料及储能机制；曾杰攻克二氧化碳和水合成葡萄糖的世界难题；王琛研究做后摩尔时代芯片在环境感知领域的应用……

不只是新能源，一个又一个名字闪耀在青山科技奖过去四年的获奖名单上，这些获奖者来自材料科学、化学、化学工程、环境科学、能源科学等多个学科领域，他们的研究成果涵盖了绿色低碳材料、碳捕集及资源化利用、新能源及储能、降碳减污协同控制等青山科技奖关注的绿色低碳议题上。不仅在学术上取得了重要突破，也为解决实际问题提供了新的思路和方法。

第四届青山科技奖获得者

今天的中国正是科研群星闪耀时，中国的青年科学家正在成为中国实现 “双碳” 目标的重要力量。未来，相信青山科技奖等多方社会力量的加入，能够帮助更多青年科研工作者心无旁骛、埋头苦干，在更多还处于发展初期的科研领域中，“坐住冷板凳”，直到能够真正解决问题的那一天。