2018年3月22日晚七点，科学前沿进展名家系列讲座第124讲在中国科学院大学玉泉路校区阶一4教室如期举行。本次讲座以“下一代电池：基础研究到应用”为题，由中国科学院物理研究所研究员李泓主讲。从下一代先进电池的需求分析入手，李泓老师有条有理、逻辑清晰，形象地向同学们介绍了目前电池技术的现状、下一代电池的发展目标，以及先关的基础科学知识和工程技术等问题。
从民用到军工，从穿戴电子到自动化武器装备，从无人驾驶智能电动汽车、可反复使用的空天飞机，到清理病灶的微纳血管机器人、心脏起搏器中的植入电池......“电池在现代人类社会中的应用是‘无所不在，生生不息’的。”李泓老师在讲座开始时便细数生产生活的方方面面，让同学们深刻体会到了先进电池广阔的市场需求。
接着，李泓老师向同学们细致讲述了本次讲座的重点——先进电池的科学问题。“第三次工业革命的五个支柱方向，依赖于储能技术的发展”。从1801年伏打电池的发明，到1990年锂离子电池正式进入商业化，以锂离子为代表的电池的发展虽然不具有像集成电路一样惊人的发展速度，但也基本以每年2%到3%的速度增长着。在简单介绍了现代电池的发展历程后，李泓老师从锂离子电池的正负极、隔膜、电解液四个方面，向同学们介绍了锂离子电池的工作原理以及发展历程。目前商业化锂离子电池电极材料以嵌入化合物为主，从早年手机正极材料从只有 LiCoO2 一种材料，到如今，电池的正负极、电解液的材料已经演变为数种化学材料的组合，以适应不同的性能需求。
讲座期间，李泓老师也向同学们展示了电池研究中的基础科学问题，包括热力学中的能量转换、电极电位、相变，动力学中的输运、传荷、产热以及各种耦合效应等，其中复杂性主要在于多电子转移、耦合化学反应、多尺度多元反应。
在讲述下一代先进电池的实验与计算方法的过程中，李泓老师说：“目前锂离子电池材料和电芯技术开发缓慢的主要原因，便是电池复杂的构效关系”。以现下电池研究中常用的多尺度表征技术为例，科学家们为了研究电池充放电过程，利用x射线衍射技术以观察到纳米量级原子尺度上的变化，在每次进行反应机理模拟的过程中，都会收集到1GB左右的数据，而这些数据需要超级计算机进行处理；同样的，在电池材料大数据的建立过程中，为了从数据中挖掘探寻材料性能与结构的关联，科学家们也需要利用到机器学习，进行海量数据处理。
讲座临近尾声，李泓老师提出：当下电池发展的重要目标便是提高电池的能力密度，其中一个可行的方向便是发展固态电池。相比于当下普遍使用的液态锂电池，固态电池具有安全性高，能量密度更大的优势。在展示了部分当下世界前沿的研究成果，以及我国的高端技术研究成果与方向之后，讲座进入了最后的提问环节。在面对同学提出的Li离子电池回收问题中，李泓老师指出，对于电池中含量相对高的锂、钴、镍元素，回收提取再利用是一件“既有利于环境又有商业利益的事情”，目前国内国外已有许多企业在从事此方面的工作。讲座在同学们的掌声中圆满结束。（文/雷明宇 图/孙小丁 来源 国科大记者团）
李老师为同学们做讲座
主讲人简介
李泓，男，1970年4月生。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。1999年留所工作至今。2001-2003年在德匡斯图加特马普固体研究所Maier教授实验室做博士后研究工作。现为中国科学院物理研究所研究员,在E01组工作。发表SCI论文220余篇,论文被他引9000余次,SCI的H因子为53。申请70项中国发明专利,30项已授权,2项国际专利，一项已在英国、德国授权。
延伸阅读：
“科学前沿进展名家系列讲座”创办于2014年9月，是中国科学院大学为本科生开设的必修课程，同时欢迎研究生与教职工参加，由中国科学院大学本科部主办，讲座召集人为徐涛院士。该课程按照数学、物理、化学、生物、材料、计算机、天文、电子信息工程、环境九个专业，邀请相关科学领域的院士等知名专家开展专题讲座。通过讲述科学故事、介绍相关学科方向的科学前沿进展，让学生在本科阶段了解不同学科的科研方向与主要进展，拓宽学生的学术视野，为他们最终选择学科专业与专业方向提供丰富的判断依据。
