孙世刚院士谈锂离子电池面临的六大挑战

在国轩高科第十一届科技大会上，中国科学院院士孙世刚应邀现场出席并以《双碳目标与电化学能源发展》为题，做了主旨演讲，分析电池产业面临的挑战，提出通过数据驱动和人工智能的研究范式变革，实现电化学能源新体系的突破。

演讲中，孙世刚院士重点提到了当前我国电化学能源发展的重要地位、发展态势，以及面临的挑战与创新发展问题。他指出，当前，快速发展的电动车、规模储能、5G和AI技术等对电化学能源提出了越来越高的要求和新的挑战，主要包括高能量密度、高功率密度、高安全性、长寿命、极端环境适应和低成本等几大方面的发展需求，使得我国电化学，主要是锂离子电池面临以下6大挑战，分别是：

1、我国电池产业大而不强，生产销售和消费规模位居世界第一。他说，我国原创性的电化学能源体系，与国外先进水平相比仍存在较大差距，正负极材料、隔膜、电解液等关键材料的核心技术主要还掌握在日韩企业手中，高性能产品依赖进口程度还比较深。

2、我国氢能燃料电池才开始进入产业化导入期，尚处于追赶国外先进水平的阶段，缺乏关键核心技术，催化剂、质子交换膜、氢循环泵等关键材料尚被卡脖子，依赖进口。

3、超级电容器基本解决军工需求，但民用技术还受制于人。其中，军工领域对高功率提出了新的需求，要求武器系统的机动性、隐蔽性和可靠性更强，在民用高性能、低成本电容活性炭制备技术，高电压、高电导率、高安全性电解液等方面，还存在“卡脖子”技术。

4、传统电化学基础理论面临新的发展。传统电化学体系中，表界面反应和传输过程相对独立、简单耦合，亟需发展新型电化学体系复杂的界面反应、传输等过程高度动态耦合理论。

5、电化学能源服役工况复杂性。传统研究方法不适用服役工况条件，亟需发展新的表征方法，研究电化学能源体系在复杂工况下的变化规律。

6、智慧能源互联网对电池性能提出全新的要求。在智慧能源互联网中，电化学能源既是动力电池也是储能电池，在5G网络中，5G基站对储能也提出了更高的要求，亟需信息、管理科学等统筹协调，保障能源网络的综合利用效率。

孙世刚院士总结认为，电化学能源创新发展需要多学科交叉、产学研协同，针对材料、界面、传输和系统四个关键科学问题，需要超越传统研究方法，通过数据驱动和人工智能的研究范式变革，实现电化学能源新体系的突破。