吴凯｜动力电池科技长征路

“动力电池的创新与发展如同一场新时代的科技长征，我们要一直行走在发现问题和解决问题的路上。过去十多年里，动力电池技术的进步，让电动汽车的续航里程提升了10倍、充电时间从将近10个小时到十几分钟，产业从被人质疑到规模上万亿元，可以说经历了翻天覆地的变化。我作为这一产业的建设者和见证者，感到非常荣幸。”

——吴凯

伟大的事业

如果没有“宁德时代”（“宁德时代新能源科技股份有限公司”的简称），或许会有超过三分之二的国人，对宁德这座位于福建省东北部倚山面海的小城的认知还是一片空白。

陆地面积1.35万平方公里，人口315.7万，宁德在过去若干年里一直默默无闻地偏居一隅，经济状况一度在福建省9个地级市中“叨陪末座”。直到十多年前，来了一批意气风发的创业者，他们扎根在这片昔日的革命老区的土地上，重走科技长征路，使锂电新能源、新能源汽车成为这座城市的名片，宁德真正迎来了腾飞的时代。在2023世界储能大会上，宁德因“新能源电池产业发展基础雄厚，产业集聚效应明显，科技创新、质量效益提升显著，头部企业引领示范作用突出”而被授予“中国新能源电池之都”的称号。

▲《科学中国人》封面人物：吴凯

作为宁德时代的首席科学家，吴凯同样是创业初期的元老之一，一直致力于前沿技术创新。吴凯为自己设定的目标，底线是不能让技术成为宁德时代发展的瓶颈，再进一步，则要让技术成为公司持续领先的核心竞争力。这一切他都做到了，在过去十多年中，他带领技术团队在动力电池关键材料、产品设计与集成、制造工艺与装备上取得了国际领先的重大突破。

“忙”是贴在吴凯身上的标签，他一年中几乎有一半的时间在出差，今天飞上海，明天飞北京，后天或许就会出现在德国斯图加特。当然，更多的时间还是在宁德，但是十多年来，吴凯在宁德的活动基本是“宿舍到公司”两点一线。随着企业发展壮大，很多员工积累了财富纷纷在宁德市中心买了房子，搬到了市里，但是吴凯依然住在厂区宿舍，他给出的解释是“事情多，距离公司越近越好”。

吴凯是个闲不下来的人，偶有时间，他就喜欢招呼公司的同事聚餐，他认为在这种轻松的场合下，大家更愿意毫无保留地说出内心真实想法。直到今天，每次出差到各地的分公司子公司，他都会招呼大家聚起来吃顿饭。他把饭桌当作一个交心的平台：“你最近在忙什么？各位有什么需求？我能帮助你们解决哪些困难？大家有什么需要我做的？”相比较冷冰冰的网络会议，吴凯喜欢这种热气腾腾的沟通氛围，“很多技术上的奇思妙想就是这么碰撞出来的，很多工作中的芥蒂或者小矛盾也是这么化解的，团队的效率和凝聚力就是这么提升的。”

吴凯与锂电池缘分的牵线人是宁德时代的董事长曾毓群。两人是上海交通大学同一届的校友，也是同一个宿舍的室友。“我上大学的时候有个外号叫‘榆木疙瘩’，就说我这个人只知道学习，其他方面比较木讷，不过这可能也是老曾看重我的原因，他觉得我能沉下心做科研。”吴凯笑道，“而曾毓群除了学习好，在社交方面、管理方面和思考问题方面都很有一套，特别是他非常有远见和魄力，在这一点上，我很佩服他。”

两人的友情没有随着学业的结束而中断。1998年，是吴凯在武汉理工大学担任讲师的第六年，他也已经在武汉成家立业，结婚生子，事业稳定，家庭美满，但是随着曾毓群的一声招呼，吴凯在和妻子商量后，坚定地辞去教职，南下东莞和老同学一起迎接全新的挑战。

▲吴凯

锂电池在当时还是一个鲜为人知的行业，前景不明朗，市场质疑一直不断，并不被人看好。对于吴凯而言，这更是一个陌生的、全新的、从头开始的领域。大家都在摸着石头过河，许多人也因此犹豫不决，不敢迈出大步而最终选择放弃这条赛道。

在保守者眼中，处处都是不确定性。而在勇往直前的创业者眼中，不确定性则预示着更大的机遇。“我们从事的将是一项伟大的事业！”曾毓群对未来充满了信心，他为自己的老同学打气，绿色发展的大趋势下，锂电池一定大有可为。

“其实就是简单的两个字——信任！”每次被问及为什么要放弃稳定的生活而追随曾毓群南下闯荡时，吴凯回答得都很干脆。而且这种信任在此后两个人共同应对挑战的过程中不断加深。2011年，吴凯作为重要一员，与曾毓群在曾的家乡宁德创办起宁德时代，正如公司的名字一样，他们的人生也步入了一个全新的时代。

曾毓群同样对吴凯信任有加，他将公司最重要的动力电池的技术攻关重任全权交给了吴凯。就新能源车而言，核心中的核心便是电池，牵一发而动全身，就如同人体的心脏一样重要，要造好车必须先有好电池。研究了几十年锂电池的中国工程院陈立泉院士曾一针见血地指出，“如果锂离子电池的问题不解决，电动汽车发展就完全是空谈”。但是，在21世纪第二个10年刚刚开启的阶段，新能源汽车的美好生活还只存在于理论上和蓝图的描绘中，甚至在大众眼中，“电动汽车还只是个大玩具”。

技术的攻坚往往没有终点，甚至没有休息站，在这条路上比的是谁能心无旁骛地坚持下来。吴凯的木讷与坚毅恰好是这条赛道上最宝贵的品质，虽然没有惊涛骇浪的磅礴，却有着江河绵延不绝的韧劲。吴凯在上海交通大学本科和硕士都是学习的船舶专业，在参与到电池的研发工作后，他认为必须进一步系统性学习相关知识，即便当时已经在东莞身为一家新能源公司的研发副总裁，他依然决定回到母校应用化学专业研读博士，并最终啃下了电化学博士这块“硬骨头”。吴凯现今仍坚持每天阅读最新文献的习惯，以便了解全球与动力电池研究相关的实时进展，洞察全球的行业需求。

“企业做研发不能用理想的思维，必须寻找现实可行性方案。”在当时，日韩企业占据着高性能动力电池全球80%以上的市场份额，并对能量密度更高的三元路线进行了基础专利围堵。面对这样的挑战，吴凯敢于亮剑，对现有各种电动车的技术方案进行了深入分析，通过优缺点的对比，力图寻找一种既能克服现有硬件限制，又能突破电动汽车技术瓶颈的可行性方案，开辟出一条有中国特色的高性能动力电池技术创新之路。在吴凯心中，这条技术路线必须符合中国国情和社会需要，适应当前发展现状，具备大规模推广的可能。

但这并非是一个一蹴而就的科技改变世界的热血故事。在科技带来翻天覆地的改变之前，吴凯只能带领研发团队依靠反复的试验，去穷尽每一种可能，推动动力电池向前迈出每一小步。这期间的路程，并非只有成功和欣喜，更充满了坎坷和挑战，甚至是质疑与白眼，但是吴凯咬定青山不放松，一心扑在技术创新上，持续不断攻坚克难。

▲吴凯（前排中）与部分团队成员合影

已经故去的宁德时代名誉董事长张毓捷，被吴凯视为一路走来的精神领袖和人生导师，他时常为大家打气：“我深信中国人的聪明才智，绝对不比任何人差。”吴凯现在回忆起来仍很动情：“这些话总会在一些困难的时候鼓舞我，鼓舞大家在这条伟大事业的道路上逢山开路，遇水搭桥。”

十年磨剑斩“痛点”

曾毓群关于新能源汽车将成大势的预言果然成真。随着全球能源紧缺、环境污染和驾驶安全挑战日益加大，全球汽车产业越来越朝着电动化、智能化、网联化、共享化方向发展。全球节能减排是大势所趋，新能源汽车的发展已上升到我国的国家战略高度。

从传统汽车领域变道到新能源汽车，要想做强做大，在竞争激烈的赛道上实现弯道超车，并不能依靠“纸上谈兵”，而是必须达到新能源汽车领域的尖端科技水平，谁能以科技创新为抓手，以核心科技为第一生产力、竞争力，谁才能在强劲的竞争中脱颖而出，才能扛起实现“汽车强国梦”的伟大历史责任。

新能源汽车虽然成为国家确定的新兴战略产业，在快速崛起的同时，也面临着发展中的诸多痛点，遭遇了“成长的烦恼”。

“接乘客的单不敢去远的地方，总怕有电去，没电回……”“担心电池的质量问题，路上见到好几次趴窝的电车”“充电速度太慢，很不方便”，几年前随手打开网络，新能源电动车车主的吐槽和段子随处可见。电池的质量问题、能量密度低、充电效率低等都成为新能源汽车推广的障碍，如何攻克电池技术的种种“拦路虎”成为摆在吴凯案头的难题。

电池就像一个复杂的生命体，内部充满了矛盾。就拿制造来说，吴凯总结了动力电池的生产要求有8个“极”——极精密要求、极快速度、极高一致性、极低缺陷率、极高柔性、极高安全、极低成本、极高洁净度。这里的“极”不仅代表了快速、高效，也意味着极致和严苛。动力电池光大的工序就有20多道，任何一道工序的一个参数的变化都会影响电池的品质。“因为电池是强耦合的产品，你要优化某一个参数，对其他的参数都会产生影响，可能是正的影响，也可能是负的影响。”吴凯解释道，“所以千万不要指望优化一个参数，就一下能把它的品质大幅提高，那是不可能的，往往是无数个改进也只能带来一个小的突破。”

▲吴凯荣获2023欧洲发明家奖

虽然电池内部的强耦合意味着电池很难在所有性能维度上同时提升，但吴凯很快就抓大放小，提出了“一体两翼”的技术思路，即在安全的基础上，实现性能提升和成本下降。

“安全是必须首先解决的，不论是过去、现在，还是未来，这是永恒的主题。没有安全，再好的技术也没有应用价值。”吴凯的话掷地有声。长久以来，内短路是锂电池最难解决的，也是最常见的一个问题，常见的原因包括异物穿透隔膜，导致电池正负极相连起火，甚至爆炸。过去很长时间里，行业里也想了很多办法，但都是以堵为主“打补丁”，仅仅起到缓解作用，治标不治本。

“靠打补丁永远解决不好问题，得从本质上去想办法，找出彻底的解决方案！”吴凯带领团队在电芯、电池包各维度的安全失效机理研究上花了大量的人力物力，提出在电池内构筑“泛在保险”新思路和高温烟尘与高电压网络分离新方法，实现了一系列原创性技术突破，让宁德时代电池产品的安全表现成为业界标杆。

“我们创建了我国自主完整的电池安全技术体系，还牵头制定了全球首个《动力电池安全》国家强标，实现了我国动力电池从技术领先到标准领先的全新跨越。”吴凯的话里透着自豪。

有了安全保障，吴凯带领团队努力提升性能。“在产业初期，消费者最大的痛点是续航里程，对应到电池就是能量密度太低了。”吴凯解释道。但是，电池能量密度也是一道世界级难题，即便当时比我们领先的日韩产品，长久以来，他们量产三元正极也始终进步缓慢。

“如果我们不能把能量密度提升上去，拿什么和别人竞争？”吴凯把问题摆在了桌面上。但提升能量密度是个复杂的系统工程，核心在于产业始终无法破解克容量提升与锂脱嵌“结构失稳”的矛盾。他带领团队投入大量的科研力量去探寻机理，发现多晶三元材料在深脱锂后，沿晶界破碎和释氧是导致克容量难提升的关键。

在明晰机理之后，吴凯决定另辟蹊径，不再用传统的多晶，而是创新出了单晶镍钴锰三元正极，做出了属于中国自己的新三元动力电池，使电芯的比能量率先突破300Wh/kg，取得了国际性的领先，这让宁德时代的产品在国际市场上实现了弯道超车。

此外，质量和成本问题也是影响消费者购买决定的重要因素。电池是新能源车的心脏，质量必须“吹毛求疵”，作为工业品，必然要走向大规模制造从而摊平成本，因此制造工艺水平至关重要。

“传统制造业的6Sigma质量标准要求，是指每百万个产品中，允许出现个位数不良品，这在传统制造业中已经是比较高的水平了，像手机、芯片也都是这个水平。”吴凯说，“但一辆汽车底盘上，会安装上百个、上千个电芯，每一个电芯都是一个独立的单元，任何一个电芯出现问题都可能会发生危险，我们要确保电池组中的每一个电芯都能始终工作在最佳状态。”为此，吴凯带领团队在业内率先提出了“极限制造”的概念，创新了PPB级（十亿分之一）大规模制造工艺装备技术，突破了传统制造业PPM级（百万分之一）缺陷管控标准，提升3个数量级到PPB级，也就是每十亿个产品中，才允许出现个位数不良品，实现了单线效率高过10GWh/年，远超国际领先水平，让消费者真正买得放心，用得安心。

▲吴凯获得2023年度国家科学技术进步奖二等奖

十年面壁图破壁，历经十多年致力于消除“痛点”的攻关，吴凯的团队完成了高比能材料、高安全电池、大规模高品质制造三大关键技术的重大突破创新，根据中国特色走出了一条属于自己的锂电池技术与产业发展之路。在此基础上，由宁德时代牵头的科研项目“面向大规模产业化的动力电池研发与制造关键技术”荣获2023年度国家科学技术进步奖二等奖，这是30年来，宁德市的企事业单位作为第一完成单位首次获得国家科技进步奖二等奖。

如今，这些技术已经广泛地应用到全球90%以上主流车企，包括奔驰、宝马、大众、特斯拉、沃尔沃等国际品牌，以及上汽、广汽、一汽、吉利、蔚来、小米、问界等一众国产品牌，支撑实现了全球每三辆新能源车就有一辆在使用宁德时代的电池，使用量市占率连续7年排名全球第一。

“以前的车展是燃油车的天下，新能源汽车只能出现在副馆，动力电池作为零部件更是被安排在犄角旮旯。现在车展上绝大部分车企主力展出车型都是新能源车了，我们作为电池企业也一起在主馆展出，无论国内外的车展，许多人在咨询新车的时候都会问一句‘是宁德时代的电池吗？’”看着大家一点一点地改变观念，对新能源汽车从质疑到接受，从接受到认可，从认可到喜爱，吴凯非常有成就感，“应该说我们成功实现了中国技术在全球的大规模应用，让‘中国心’在世界跳动”。

驶向“下一个十年”

尽管自嘲为“榆木疙瘩”，但实际上吴凯不仅是位出色的科研学术带头人，更是一位优秀的管理者。宁德时代能够在国际动力电池的赛道上成为一块金字招牌，离不开他带领着科研团队十几年来的突围和奋战。

▲吴凯与团队成员在研发中心工作

“搞科研、做事业，眼睛不能只盯着眼前的一亩三分地。”这些年，失败与成功的起伏交错让吴凯学会将眼光放得更远，心胸打得更开。他认为，身为科研带头人，在遇到技术瓶颈的时候能顶住压力，知道带领团队往哪个方向走，这是一项基本素质。

“一名合格的船长，要熟悉船只的各项基本操作，要具备航海的各种技术和知识，要了解航海的法规，这些都是船长这个岗位所必备的知识，有了这些，只说明你达到了岗位要求。而船长真正的价值在于能够带领船只平安且快速地抵达目的地，这其中会遇到各种各样的问题，船长能够利用他的知识很好地解决问题，这就需要发挥想象力。”吴凯喜欢用船长的故事来诠释宁德时代的创新文化，精炼为10个字，就是“练好基本功，发挥想象力”。

动力电池是一个技术飞速迭代、市场风云变幻的行业。对宁德时代而言，最核心的就是技术创新。技术创新离不开研发人才，人才是企业发展的第一关键。为此，吴凯十分重视人才梯队的建设，“要招就招比自己强的人！”吴凯一直牢记并践行着这条准则，宁德时代由此汇聚了一大批高水平的科研人员，并且不断地有优秀人才涌现。

从第一代钠离子电池，到凝聚态电池，到4C超充电池，再到全固态电池技术，宁德时代在新能源产业的航线上持续前进，不断闯入创新的“无人区”，占领技术的“无人岛”，唱响发展新质生产力的时代强音。吴凯希望员工不仅能够解决当下的问题，也能有解决未来问题的能力。“因为宁德时代的布局不光是今天，更要着眼于未来，要始终保持住动力电池行业的技术领先。”

吴凯很欣慰自己拥有一支“修己、达人、奋斗、创新”的团队。“我作为团队的科研带头人可以设计很多路线，但是要把想法变为现实，光靠我一个人肯定是不可能的，需要团队成员的协同完成。正是有了这样一支优秀的团队，过去的几年中，我们能够连续不断地解决各种问题。”吴凯如是说。

科研的道路上，往往失败是平常，成功是小概率事件。面对失败，吴凯总是最早抹平沮丧的那个人，他会宽慰大家：“失败不可怕，我们如果能从失败的教训里总结出通向成功的一些经验，也是一种收获！”正是这种否定再否定、颠覆再颠覆的大胆尝试，让这支科研团队快速成长壮大。

尽管忙得不可开交，但只要吴凯稍有时间，便会招呼产品经理一起研究各个项目方案，逐项分解技术，讨论哪一处还可以深入优化。吴凯特别重视学术氛围的营造，在讨论问题的时候，团队追求的是“没有权威，集思广益”的氛围，谁对谁错用数据说话。这种团队之间的开放协作、良好沟通与知识共享，使大家凝心聚力，解决起技术问题来更加快捷明朗，也就更有利于人才的成长。

“认准了目标就不要放弃，无论身处逆境，还是顺境，只管扎扎实实、全力以赴地往前走。”坚持，这是吴凯最常提到的一个词。新能源汽车的攻“心”之战，这个过程好比新时代的科技长征，吴凯带领着宁德时代的科研团队“翻雪山”“过草地”，百转千折，突围而出。“如果没有持久坚定的意志，没有怀揣电动改变世界的信念，很难走完这么艰辛的路程！”吴凯感叹道。

一代人有一代人的“长征”，一代人有一代人的担当。“我觉得我和年轻人不是竞争关系，是一代传承一代的关系。我要尽快把年轻人培养起来，让他们在重要的岗位上发挥作用。”吴凯近年来还担任了（国家级）博士后科研工作站导师，重点培养5名博士后；同时依托宁德时代的人才体系，培养了千余名新能源技术人才。也正是因为有吴凯这样“甘为孺子牛”的科学家，我国新能源产业不断有人才涌现，“最近我们在准备几本锂电池技术和制造相关的实务书籍，这个产业需要更多的人才加入进来，我希望书里的产业经验可以帮助到更多人，大家一起把新能源这个产业做大做强”。

▲吴凯在工作中

如今，吴凯把眼光已经聚焦到“下一个十年”，如何通过研发新材料、开辟新航线，不断将创新链和产业链深度融合，利用一次次技术突破实现宁德时代可持续性地全球领先。在同事的眼中，56岁的吴凯依然如同一台不知疲倦的永动机在高速运转着。他把时间管理用到了极致，6月底，利用到北京领取国家科技进步奖二等奖的空当，吴凯接受了《科学中国人》杂志的采访。而采访一结束，他又要马不停蹄地飞回宁德处理技术上的难题。

分别时，吴凯微笑着对围在身边的媒体人员发出了邀请：“欢迎你们有机会到宁德来，看看我们的灯塔工厂，品尝一下宁德的大黄鱼，帮我们多多宣传‘新能源电池之都’的风采。”

专家简介

吴凯，宁德时代新能源科技股份有限公司首席科学家，教授级高工，兼任电化学储能技术国家工程研究中心主任和国家能源电池储能技术研发中心主任等职务。作为动力电池领军人才，带领团队持续研发创新，在动力电池关键材料、产品设计与集成、制造工艺与装备上取得重大突破，系列创新成果推动了中国动力电池技术引领全球，助力宁德时代动力电池销量连续7年全球第一。以第一完成人获中国汽车工程学会技术发明奖特等奖、中国汽车工业科技进步奖特等奖和福建省科技进步奖一等奖，获2023年度国家科技进步奖二等奖、首届国家卓越工程师，欧洲发明家奖。国内外发明专利已授权371件。