【原创】李泓研究员——先进电池的梦想与实践


来源:中国粉体网   文正

[导读]  李泓,中科院物理所研究员,纳米硅负极材料领军人物,推进先进电池产业链的构建。

中国粉体网讯  李泓,中科院物理所研究员。国家杰出青年科学基金获得者。科技部先进能源领域储能子领域主题专家,工信部智能电网技术与装备重点专项项目责任专家,国家新能源汽车创新中心技术专家。国家自然科学基金委固态电池重点项目负责人。主要研究方向:高能量密度锂离子电池、固态锂电池、电池失效分析、固体离子学等。合作发表SCI论文470余篇,总被引用次数超过45000次,H因子112,自2018年起至2022年,连续5年获得科睿唯安“全球高被引科学家”称号(材料科学领域,化学领域,跨领域)。共申请中国发明专利100余项,已获授权中国发明专利50余项。德国发明专利授权1项,法国发明专利授权1项。



1、教育及工作经历


1992年,兰州大学化学系物理化学专业毕业

1995年,中国科学院长春应用化学研究所获硕士学位

1999年,中国科学院物理研究所获博士学位


2001.9-2003.9,德国斯图加特马普固体研究所博士后

2007.8-2007.11,Brookhaven National Laboratory 中科院高级访问学者

2008.4-2008.5,Laboratoire de Reactivite et Chimie des Solides, Université de Picardie Jules Verne,Amiens, France,法国大使馆Egide基金支持访问学者

2011.4-2011.5,Brookhaven National Laboratory,访问学者


1999.7-2001.5,中国科学院物理研究所助理研究员

2001.5-2007.5,中国科学院物理研究所副研究员

2007.5至今,中国科学院物理研究所研究员

2009.7至今,北京凝聚态物理国家实验室副主任


2、纳米硅负极材料领军人物


1997年,在中科院物理所攻读博士学位的李泓,申请了一个发明专利——高容量纳米硅负极材料,两年后又在国际上发表了第一篇纳米硅负极材料的学术论文。与石墨负极材料相比,硅负极材料的储存容量优势明显,具有优异的低温与安全性能,应用前景广阔。李泓感到,纳米硅负极材料是锂电池材料领域具有潜力的明日之星,对国家的战略意义不言而喻。


不过,纳米硅负极材料的应用也面临较大挑战,需要下大力气去攻克。从无到有,再到产业化,李泓推进纳米硅负极材料的研究与应用,一干就是二十多年。


李泓从1996年便开始研发高能量密度锂离子电池硅碳负极材料。在技术研发过程中,他们团队遇到的最大困难是硅负极在嵌锂过程中存在巨大的体积膨胀,这一定程度上限制了其在生产实际中的规模化应用。李泓介绍说:“后来我们通过硅材料的纳米化技术以及硅碳复合结构的优化设计解决了这一问题。”


中科院物理所是国内锂离子电池技术的发源地。中国工程院院士陈立泉对锂离子电池的研究和产业化做出了重要贡献。在陈立泉的带领下,物理所作为全球最早开展锂离子电池纳米材料研究的研究单位,在世界上首次提出锂离子电池纳米硅负极材料,并获得系列材料发明专利的授权。


2013年李泓团队有了纳米硅负极材料产业化的想法,当年他们团队在实验室已经完成了10公斤的小试,之后他们开始寻找中试合作企业。再后来,他们团队与江西紫宸合作。江西紫宸拿出独立的300平方米车间供李泓团队使用,并且不干涉他们的具体研发工作,团队将中试做到了100公斤。


2016年底,正处在新能源产业发展布局规划初期的溧阳,引入了宁德时代、璞泰来等一批企业项目。为了让技术可持续发展,溧阳计划引入更多新能源领域的科研团队和平台。溧阳人才招引团队来到北京,结识了李泓的导师——陈立泉院士。就这样,李泓跟随导师陈立泉去到溧阳,开启了纳米硅负极材料技术市场化、产业化的新征程。


2017年5月,溧阳天目先导电池材料科技有限公司成立。在李泓和团队成员的努力下,经过几年的发展,天目先导跃升为潜在独角兽企业,并获得小米等知名资本机构的投资。不过,李泓的目标更大、更高:“天目先导的英文是‘Tianmulake excellent anode materials’,就是天目湖优秀负极材料企业,我们想成为世界上最优秀的负极材料企业。”


从实验室到市场的推广过程中,李泓团队也遇到过一些困难,其中让他印象深刻的是批量制备纳米硅前驱体,其最大的难点在于保证硅颗粒粒度足够小,同时又要做好纳米材料的分散。


“这一点在实验室是容易实现的,但在产业化的大型设备上则存在困难。”李泓说,后来他们通过在产业化设备上的大量DOE(正交)实验,从研磨工艺、分散环境等多个角度持续优化,才最终让这款材料优先在圆柱电芯中批量使用起来。


3、推进先进电池产业链的构建


2017年,李泓技术团队落户溧阳市,推动中科院物理研究所整体入驻溧阳,致力于科技成果转移转化和科普工作。为了使科学研究成果能够对人类社会的科技进步、社会进步、对人民生活的改善作出重要的推动作用,李泓带领他的研究团队分别将锂离子电池纳米硅负极材料、高能量密度混合固液和全固态锂电池两个项目顺利实现产业化。天目湖先进储能研究院、长三角物理研究中心两个创新研究平台,溧阳天目先导电池材料科技有限公司、溧阳中科海钠科技有限责任公司、江苏卫蓝新能源电池有限公司三家企业签约落户溧阳。


图源:常州发布


近几年,围绕先进电池产业链,构建先进电池创新链,李泓团队重点开发固态电池,推动钠离子电池发展,开发硅负极材料、新型高能量密度正极材料、固态电解质、固态电解质涂层隔膜、石墨烯导电添加剂等关键材料,以及预锂化、干法电极等工艺,同时搭建技术推广与服务平台,探索并推广“研发+服务”的运营模式,成效显著。


天目湖先进储能研究院正逐步打造成为“政产学研资”开放型创新平台;长三角物理研究中心成为溧阳储能电池领域成果转化和学术交流“新高地”;天目先导、中科海钠、卫蓝新能源三家企业分别聚焦纳米硅负极材料、钠离子电池和固态电池等核心技术,持续开展研发升级和产业化。


李泓认为,先进电池是我国双碳战略和电动中国战略发展的关键支撑技术,在生产、生活、国家安全方面都有非常重要的应用,在这些应用领域,高能量密度电池、高功率密度电池、高安全性、长寿命的电池是非常关键的先进技术。


如今,李泓和他的团队需要不断参与国家级科学项目策划、研发、量产工作,并经常参加各类学术研讨活动。但他仍有差不多1/3的时间在溧阳,因为这里不仅有他一手牵头创办的“两院三企”,还承载了他对科研的热爱与初心。


参考来源:

中科院→天目湖 “斜杠专家”有真“芯”.常州发布

万里之行 始于“硅”步.中国科学报

天目英才丨李泓:不忘初心,根深叶茂.江苏商报

李泓:将一颗电池做到极致.中国颗粒学会

李泓:未来的电池将朝着更高的比能量发展.中国网


(中国粉体网编辑整理/文正)

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作者:文正

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