2023《麻省理工科技评论》中国“十大突破性技术”主题峰会由杭州市委人才办指导，余杭区委人才办、杭州未来科技城（海创园）管委会和《麻省理工科技评论》中国共同主办，峰会将围绕十大突破性技术在中国落地性最强、目前最受关注的领域进行深入解读。邀请来自生命科学、能源气候、人工智能、信息技术、新型材料等领域的学术专家、行业领袖、知名投资人和高校、机构、企业代表齐聚国家四大科技城之一的杭州未来科技城，在20多年的积累和总结基础上，剖析发展历程，共同探讨未来技术发展趋势，并带来兼具专业性和前瞻性的研判。

在这场精彩绝伦的思想交流盛会上，与科技新生代力量一道见证科技发展的日新月异，共同畅想创新蝶变的美好未来。

以下是清华大学深圳国际研究生院助理教授，博士生导师王自强在2023《麻省理工科技评论》中国“十大突破性技术”主题峰会上的精彩致辞，由云现场整理。

各位领导老师，大家好！我非常荣幸能参加这次峰会，并且在可持续发展的未来这个专题做演讲。我的演讲报告是电动汽车与锂电池的进化与突破。2023年麻省理工科技评论十大突破性技术中有两项涉及到电动汽车和锂电池，可以说这十大技术突破的评选非常准确地把握了现在的趋势，特别是对中国是这样的。比如说最新的数据在刚过去的一季度中中国的外贸出口开始恢复强劲，带给外贸出口强劲增长的动力是现在所谓的高科技新三样。什么是新三样呢？电动汽车、锂电池和太阳能电池。我们看到中国在电动车和锂电池的出口翻倍。可以说这是关键技术之一，整个发展趋势是方兴未艾的。

实际上如果说的电池的技术有一个非常漫长的发展过程，实际上电池是在200多年前就有了。最早是1800年发明的福特电池，里面比较优秀的电池种类也在不断地更新换代，很类似于在自然选择中生物优胜劣汰，包括电池的能量密度、功率密度、循环寿命、安全性、价格与丰富性如何使用。在1950年发明了新的商用的碱性电池，就是家里摇控器里面用的。锂电池最开始用在比较小的消费电子产品中，现在像比亚动的高密电池已经可以驱动电动车。

1970年代基本上是锂电池研发的中期，1980年代是锂发展阶段，找到了一种优秀的算法。由于这些发现在1990年左右锂电池可以商业化了，1990年代的2000年初锂电池进入了飞速发展的时代，并且发现了具有更高能量密度的电池。从2008年开始锂电池进入大规模应用的阶段，特斯拉推出电动车，锂电池应用场景从消费电子扩展到了现在的动力电池领域，并且在最近的十几年中锂电池不断地推出了新的产品。

另外锂电池正在向储能方向发展，也可能用在电动载人飞机中。比较有意思的话题就是下一代电池中谁会成为优势物种，一个可能是固态电池、半固态电池、凝聚态锂电池。固态电池仍然面临着很大的挑战。我们看到宁德时代最近宣布的凝聚态锂电池可能是到目前为止具有高敏和高安全的优势，能量密度到了很高的水平，可以接近于驱动一个电动的载人飞机。

电池的下一个时代，还有一种可能性是在所谓锂电池和氢燃料电池的竞争。可以说燃料电池和传统的电化学储能电池是非常不同的，甚至是一种变种的内燃机，在内燃机里面氢气和氧气发生燃烧也可以产生动力和电力，在燃料电池里面把剧烈的燃烧变成相对温和可控的电化学产生的动力，所以可以认为燃料电池是变种的内燃机。

2018年的这个图表写得比较好，燃料电池投入比锂电池的投入高得多。中性的汽车，燃料电池比锂电池贵，随着里程的增加，有可能氢燃料电池可能会便宜一些。氢燃料仍然面临很大的挑战，从最开始的能量输入制氢到把氢存储起来，到最后的氢能产生电能，每个环节会伴随着效率地进一步降低，可能整体的效率才只有20%。和锂电池接近100%的能量效率比起来还是有很大的差距，另外氢易燃易爆。

另外在不同电池还有多元互补的关系，比如说纳离子电池比锂电池能量密度稍逊一点，但是纳元素比较丰富，所以价格更廉价一些，作为锂电池多元互补的产品，有可能纳离子电池可以用在小型电动汽车上，或者可以用于新型电力网络，纳米电池可以做峰值电站的存储。

电池的发展过程是相对广泛的过程，这个其实和很多行业不太一样，比如说和半导体对比，性能翻一番，成本少一半。更多时候是聚焦在电池里面性能中的具体问题一点积累。

我分享一个案例，在面对电池问题是怎么样提高认识，一点点解决问题的。在固态电池中同样存在的问题是锂枝晶的生长，我们从材料传统金属力学学习到，锂金属也是金属，材料在金属力学里面有一个非常有意思的现象。金属在纳米尺度上和宏观上非常不一样，0纳米到10纳米，会发现像水滴一样可以别压下去，并且纳米又会反弹回去。所以在微观尺度下金属力学柔韧性会增强。我们是不是可以把锂金属的尺度限制小增加锂金属的流动性解决固态电池中的锂枝晶生长问题。我们做了一些电子显微镜的表征实验，左边的视频中可以看到黑色的是锂金属，在不停充放电过程中在纳米管道中流动，经过计算的确锂金属固体流动性会增加，基于这种思想设计了一种新型的蠕变实验。通过这样的对锂金属力学方面的创新设计我们得到了新型的固态电池性能可以得到非常大的提升

最后一句话来总结我的报告，电池技术的持续进步会支撑起一个更加美好可持续发展的未来。谢谢！