“青年影响力对话”第二弹 | 2020第三届中国大学生动力电池创新竞赛
据统计，中国18到35岁年龄段青年人口约3.5亿，在校大学生4,000万，他们是服务国家的年轻力量，更是未来中国的中坚力量。当代青年思维活跃、敢于表达，他们成长在信息爆炸、科技快速发展的时代，拥有非常强的自我表现力和传播力，他们被外部社会环境影响，也对外部社会环境产生影响。
2020年，基于知行计划各大核心项目，政府代表、企业高层、青年员工、高校/行业专家、资深媒体人、优秀大学生代表、青年员工志愿者等各界嘉宾将通过不同视角，剖析、探讨关于青年影响力、企业社会责任、青年成长发展、品牌年轻化的现状、趋势。
“青年影响力对话”持续进行中，敬请期待后续系列。
对话时间：11月22日，下午
对话地点：大陆桥演播室，北京
对话场景：2020年第三届中国大学生动力电池创新竞赛总决赛暨颁奖仪式
中国大学生动力电池创新竞赛由LG化学于2018年发起，2019年成为知行计划核心项目。2020年在中国汽车动力电池产业创新联盟指导下，LG化学继续携手知行计划，开展第三届中国大学生动力电池创新竞赛，赛事聚焦动力电池领域，设置“专业”与“非专业”两大方向，44所高校的129支团队意向申报，最终37所高校的75支团队提报创新方案，427名同学直接参与赛事并开展传播，76位指导老师鼎力支持，累计获得35万+关注。
截至2020年，三届赛事累计共有来自全国49所高校154支大学生团队完成赛事申报，800余名大学生直接参与，涵盖本科、研究生、博士、博士后等各个阶段。近130位指导老师鼎力支持，为大学生团队提供专业指导，聚焦65万+公众关注。
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对话嘉宾 |
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中国科学院物理研究所研究员 |
黄学杰 |
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中国电子科技集团第十八研究所研究员 |
肖成伟 |
| 清华大学化学系教授 | 邱新平 |
| 北京大学工学院教授 | 夏定国 |
| 南开大学材料科学与工程学院研究员 | 高学平 |
主持人：
青年是国家的未来。以高校大学生为代表的青年社群作为特定的受教育人群，是青年影响力的关键人群。大学生群体更多的参与到专业赛事中，既可以提高专业知识技能开阔眼界，又能在很大程度上影响到更多的行业人群，让我们看到行业的未来。2020，让我们和中国大学生动力电池创新竞赛一起发现青年，发现未来。
接下来进入青年影响力主题研讨环节，第一个问题想请教下黄学杰老师，中国大学生动力电池创新竞赛，让更多青年学子了解新能源动力电池，您认为参与赛事等相关行业交流活动对于当代学子的意义是什么，您对于参赛同学有着怎样的期待和建议呢？
黄学杰老师：
新能源汽车是一个重点的发展方向，电池它不仅仅可以带动新能源汽车等交通产业的发展，也会为能源的变革、未来清洁能源的利用提供支撑。大学生们参加这样的活动，除了促进科研工作和学习之外，也可以从能源变革的角度，系统全面的考虑问题。从应用方面考虑，这个竞赛的主题都是社会大众关心的内容，比如：性能问题、成本问题、安全问题等，都有考虑到。同学们做了很多很好的科普工作，在我看来，这些对于行业的未来发展是极其重要的。总体而言，小小的电池将会带来交通和能源行业的变革，更多的年轻人、未来一代能够加入到这个行业，对社会经济的发展将产生重要的价值，期待这个领域的年轻人有更好的未来和发展。
主持人：
谢谢黄老师的精彩分享，相信在专家老师的支持下，赛事一定会越办越好。下一个问题想向肖成伟老师请教下，未来固态电池的发展趋势如何，您觉得车用固态电池大约何时能量产，哪一种固体电池类型最具有商业价值和量产性呢？
肖成伟老师：
这是一个非常好的问题，很多专家针对这个话题也进行了深入的探讨。目前来看，固态电池能够实用化的用在车上以及锂离子电池的固态化，是大家探讨比较多的话题。我们现在把锂离子电池的正极和负极的材料体系保持不变，对它的电解液或隔膜做一个变化，用上固态电解质，并且这种固态电解质，不是像硫化物或者氧化物，或者聚合物，这种单一固态电解质，而是一个复合的固态电解质，比如说可以做成固、液混合的这种电解质，在锂离子电池里面应用的比较好，或者说大家研究比较多的，就是采用这一类固、液混合电解质的锂离子电池。在今后的两到三年时间里，电动汽车方面有这种应用肯定是可以实现的，这是第一个观点。
再有一个观点就是，从基础研究去做的真正的固态电池，也就是说把金属锂负极这个技术和方案拿来应用。其实今天好多大学生团队在方案里面也有阐述，就是把金属锂负极这个技术做一个提升。无论锂硫或者锂空气，在电池里面做一个应用，在这个基础上就是实现真正的固态电池。把金属锂负极做一个比较好的应用，把前面说的这种固态电解质做这样应用，当然正极现在采用的都是高克容量的，或者说叫高镍的这种正极材料。那把这三个结合一下，我想这一类固态电池，当然也包括富锂锰基这样的正极材料，这一类电池，从基础研究角度，未来一段时间会做的比较多一些。对固态电池是从这两个方面开展相关的研究工作。
对当代的高校大学生们，从目前来看到，这一类电池未来很长一段时间都是研究的热点，或者说研发的重点。我想对同学们来说，培养这方面的兴趣，开展比较深入的研究工作，无论是对大家科学素养的提升，还是之后对技术创新性的研究工作，都有很好的意义。
主持人：
感谢肖老师的精彩分享。我们都知道动力电池的安全性非常重要，在现有的技术基础上，应该如何保障动力电池的安全性，有哪些有效手段可以提升电池的安全性，不知道邱老师有怎样的建议呢？
邱新平老师：
在过去的几年，安全性的问题，在电动汽车、手机等等，多个锂离子电池应用的场合总出一些事情，但我的观点是，锂电池和安全性不是划等号的一个体系，我们可以制造出更安全的锂电池组或者电池。其实锂电池的应用仍然处于一个初级阶段，如果可以跟汽油的应用做一个类比，我相信在汽油使用的历史中，一开始也是经常烧车，经常出事。我相信随着我们对锂离子电池的这种安全性的认识增强，锂离子电池的安全性会逐步得到提高，逐步地解决这个问题，这需要时间的。
解决安全问题的角度，首先是从系统层面。目前，锂离子电池自身安全性没有完全解决的前提下，通过工程技术手段来解决电池使用过程的安全性，是一个非常有用的办法。就是说在我们手机里，实际上安全保护是分3~4个层次的保护，在电动汽车里这种安全性的保护更多，从防止移出、防止燃烧，包括灭火还有电源等许多手段，来保证电池使用的安全性。我们最近出现了一些安全性事故，实际上并不是锂电池必然发生的，只是一些偶然的事情，主要是由于一些生产企业在质量控制过程中出的问题，如果我们能够严格地控制生产过程的质量，那安全性的事故会少很多。
当然，我们每个人都希望能获得一个完全安全的锂离子电池，这个希望是可能实现的。我们可以从这样的几个方面去解决电池自身的安全性问题。第一，采用新的电解质，包括刚才肖老师讲的固体电解质，会在一定程度上提高电池的安全性。第二，在液体电解质里面，也有很好的思路，包括加一些阻燃添加剂进去，就可以很好的提高电池的安全性。当然，解决安全性我们仍然处于一个初级阶段，需要每位同学，特别是年轻的同学们，能够投入进来，把锂电池的安全机制掌握清楚，成功找出一些高效的、经济的手段，使锂离子电池在电动汽车以及其他领域里的应用奠定一个好的基础。
主持人：感谢邱老师的回答，下面这个问题让我们交给夏老师，您认为动力电池产业化道路上最大的挑战是什么，您对于推动动力电池的商业化发展又有怎样的建议呢？
夏定国老师：
动力电池代表一种新的应用，如果说从发展观念的角度来讲，这是人类社会对美好的追求。同样，动力电池作为新兴的东西，人们对它的期望值也很高，我们希望它的能量密度越来越高，成本越来越低，从原料到生产过程更加绿色环保，还要强调它的高安全性……这些事情都是动力电池发展道路上必须要解决的关键问题。动力电池要做到进一步的推广、应用，实际上是一个和传统汽车相互竞争和提高的过程，需要从基础研究不断的有所创新，同时吸引更多的人来关心这些事情，我相信它的应用会越来越好。
主持人：
多谢夏老师，目前动力电池的回收再利用和充电等环节是行业研究和实际操作中非常重要的一个环节，在这里想请问下高老师，在回收再利用和充电等环节上是否对电池材料的选择和设计有一定的要求呢？
高学平老师：
现代动力电池发展非常的迅猛，未来动力电池也面临着退役的问题，我们从资源的角度或者从环境的角度对这些电池进行回收和再利用，是非常必要的。技术方面，从传统的化学或者是湿法冶金技术上应该是可行的。考虑经济和成本的话，从电池材料来说，比如说三元材料，工艺钴、镍，这些回收价值比较高，这样的情况下，就要综合考虑这些企业成本因素，还要考虑回收技术，未来发展一些绿色的回收技术。现在，比如说用一些酸、碱、强酸、强碱可能对环境造成一些不利的影响，在未来要考虑绿色管理技术，包括绿色的材料等。快充这方面，涉及的实际上是电池的一个高功率特征，发展高功率就可能涉及到像快速电极反应材料，还有添加一些导电粒子材料或者是导电结构，还有一些电极结构设计，包括模型化等等。当然，这些材料设计可能与高能量有一定的冲突，就类似于我们现在很难完全得到高功率和高能量，所以在未来电池设计中，要兼顾这些所谓的高能量和高功率来实现快充。
主持人：
感谢高老师，动力电池这样的专业领域听起来好像很晦涩难懂，实际上和我们的生活息息相关，尤其是随着新能源汽车的发展，动力电池技术更是提到了越来越重要的位置。说到这儿，我想再次请教一下黄老师和肖老师，您二位对于动力电池目前的发展现状和未来的发展趋势怎么看，在未来十年，您认为可以突破的技术有哪些呢？
黄学杰老师：
锂离子电池经过了30年的发展，现在已经成为从3C产品到电动汽车、电力储存的首选电源系统。这个技术在未来的十年，在新能源汽车的应用中，还会有一个性能的继续提升和成本继续下降的问题。新材料的应用，新的制造技术、装备水平的提高，这些会为比能量方面带来30%~50的提升，成本还会有一半的下降，到2030年的时候，我们可以看到锂离子电池驱动的车辆将会成为一个主流产品。再往后，固态电池会有这个机会，十几年后又一代，那时锂电池又将走向新的一代。
肖成伟老师：
黄老师的观点我很赞同，按照我个人理解，我觉得应该分成三个层次去看。第一，我们现在先看一看能够实现产业化的，或者目前已经实现规模化应用的一些锂离子电池体系，这种体系目前来看就是两大类，一类是磷酸铁锂电池，现在能量密度单体基本会做到160、170，甚至高的做到180瓦时每公斤。目前在大巴车领域应用的非常多，另外是经济型微型纯电动车，现在它的市场份额也在逐渐提升，这是磷酸铁锂这一类。再有是三元材料，大家用的比较多的就是523这种三元材料，并且通过高电压技术，或者通过预锂化技术提高它的能量密度和/或循环寿命。这一类电池在乘用车里，应用量是非常大的，这是从目前已经实现产业化的角度去看。下一步，我们还是要在现在的基础上，前面提的中镍这种523材料，它能量密度基本上应该做到210~240，甚至高一点到250瓦时每公斤的水平，下一步，比如说在未来两、三年，甚至稍微长点的时间，能够实现产业化，或者实现应用材料体系，其实还是在锂离子的范畴之内。
刚才黄老师说的，就锂离子这样一个液体电解质电池，有可能存在15年甚至还要长的时间。在两三年之内实现产业化，或者说应用的材料体系是高镍正极材料，这是大家关注的一个重点，或者说现在研究的一个热点。现在用811等高镍材料做的电池都能做到300瓦时每公斤，有一些企业的一些产品也实现了这样小规模的应用，在这个基础上，还要再去提高它的能量密度，是现在大家研究的一个热点。
前面分享的高校大学生团队也介绍了，富锂锰基这种正极材料，现在大家研究得比较多，大家寄希望它的技术有比较大的突破，比如说跟硅碳这种负极材料做匹配的话，可以做到400瓦时每公斤甚至更高的一个能量密度，这两类我想在未来的两到三年或者更长时间，会做一个比较好的应用，实现技术突破。前面也说了，现在能产业化的固态电池实际上就是锂离子电池的部分固态化，国内很多高校、科研院所，包括一些企业还在做这样的研究工作，但要实现它的技术进步，或者说产品应用，还是需要在锂离子电池的基础上做这样一个固态化。
最后一个层次，就是说我们看的更长远，在现在的锂离子基础上做一个升级换代，我们现在叫新体系电池，包括锂硫电池、锂空气电池等这一类。我们希望它能量密度能做到500瓦时每公斤，那着眼于可能十年或者二十年之后，它的一些技术或相应的一些产品实现实用化，也都是应用在汽车上。
基本上是按照这样三个层次，从产业化、实用化的技术研究，再从基础研究的这个角度，大家来做相应的工作，我想通过这样一个方式，我们的技术会有一个比较大的提升，同时也能培养更多的技术人才，对整个产业的发展是非常有利的。
主持人：
感谢两位老师的回答，新技术的发展对于专业学子来说是机遇也是挑战，那么当代大学生该如何把握好动力电池的发展机遇，对于专业学子又有怎样的建议呢？请邱老师、夏老师和高老师来谈谈。
邱新平老师：
实际上我们这一代年轻人，遇到非常好的时机，赶上这个科技大发展，人们生活习惯大变革的增长。既然处于这么一个阶段，就需要我们积极的去掌握电池或者是相关的基础理论。实际上，电池的研究，它是一个跨学科、多学科交叉的研究，希望同学们能够有不同的基础知识，包括物理、电化学知识、机械工程知识、电子控制知识等等。所以，一个好的电池科学家或工程师，必须是多学科的，这是第一。
第二，因为这个行业非常热闹，每天都有新的消息，那么我们需要掌握一种快速捕获有效信息的能力，锂电池发展每年发表3万篇文章，怎样从这上万篇挑出你最感兴趣或者是认为最能够把握住这个行业方向的，这是一个非常重要的能力。
不管怎么样，万事出于勤奋，希望年轻人能够勤奋，能够投入在这个里面，真正抓住电池发展的命脉，解决一些核心问题，不单是对我们自己负责，更是对国家整个新能源都是很好的贡献。
夏定国老师：
参与中国大学生动力电池创新竞赛这样一个活动，也是展示自己的一个非常好的机会，做好今天的事情，对将来步入社会、工作都是很好的基础，有很大的提升作用。
高学平老师：非常同意邱老师和夏老师的看法，我认为不但我们本学科的学生要继续关注新能源领域，也欢迎其他领域、学科的学子关注。比如说前些日子我们专业有两个学生，一个金融专业，一个投资专业，在本科论文期间也要从事新能源的材料设计，我们问他，他说，他们将来也要关注新能源。所以我们欢迎其他学科的学子，也来关注新能源行业的发展。
主持人：
谢谢几位老师，五位专家老师已经陪伴赛事走过了三年的历程，尤其是今年在疫情影响下，赛事的完成尤为不易。最后一个问题让我们给到肖老师，今年这样特殊的形式下，虽然同学们赛事准备的很艰辛，可成果依然精彩，请您对今年的赛事做一个整体的总结和点评。
肖成伟老师：
不敢说总结和点评，只能说，从我们的大学生团队组织，看他们开展的一些研究工作，学习了很多东西。从初赛到复赛再到决赛，通过这样几个环节，整体还是非常不错的。第一是组织方，赛事组织的是非常非常好；第二，在校的大学生们也积极的来参与赛事。通过这样的方式，我们也看到了，电池尤其动力电池的发展趋势。
其实在为大家评奖的过程中，我们也看到这样一个趋势，“高比能电池”这个方向是高校，无论是本科生、硕士生还是博士生，都很关注的一个焦点，也是一个重点，是从事研究工作的一个主要方向，比如说像富锂锰基这种正极材料，包括锂金属负极这种相关的新技术和开发材料，应用在高比能电池里，像锂离子的这种高比能化，包括新体系电池的高比能化、锂硫或者锂空气等等，这里面要做的有软包的、有圆柱的，或者说有这些柔性的、不同的电池体系，把这些材料进行了相应的应用。从这里面也可以看出，各个高校的大学生在创新研究方面，提出了非常新颖的一些观点和做法，并且在高校老师的指导下，取得的成果还是非常显著的。
通过决赛这八个团队的成果展示，我们也看到了一些非常有吸引力的技术、成果，有可能在未来的一段时间内得到很好的应用。总的感觉就是，通过这样的大赛，在组织方非常好的组织形式下，在LG化学的大力支持下，高校在动力电池、高比能电池这些方面展示了一个很好的现状和很好的未来发展趋势。我们感到非常欣慰，也希望这样的大赛持续不断开展下去，在现在的平台上，进一步升级，扩大它的影响力，也提高大学生对动力电池行业的兴趣。我相信赛事对于动力电池这样一个行业，无论是现在和未来的发展，都会提供源源不断的支持，谢谢大家。
主持人：
谢谢肖老师，也感谢一直陪伴赛事的各位专家老师们，赛事的发展离不开老师的鼎力支持和同学们的不断创新，相信在老师们的细心指导和同学们的努力下，中国大学生动力电池创新竞赛一定会越来越好，让创新始于中国，花开世界。
中国大学生知行促进计划（简称“知行计划”）于2012年正式创立，是中国最重要的大学生项目官方平台，旨在推动和帮助社会力量，参与支持大学生成长发展。截至2020年，“知行计划”已累计发动超过470所高校的7,000余支大学生团队参与，持续开展包括助学支教、环境保护、减贫脱贫、创新创业、乡村调研、专业竞赛、公益传播等形式多样的大学生成长发展项目，共有约50万大学生直接参与，使7,000余所乡村学校的300余万师生受益。
青年影响力研究中心是由中国大学生知行促进计划（知行计划）联合CSR中国教育联盟、校园行动派，以及中国400+顶级高校的大学生组织系统共同创建。旨在聚焦大学生成长发展、大学生行为趋势、大学生品牌影响力等重点研究领域，通过400+高校的大学生组织系统，深入调查了解大学生的思想状况和现实需求，为推动和支持大学生成长发展，提供有价值的研究成果和政策建议。