自1999年起，《麻省理工科技评论》每年在全球范围内从生物医药技术、能源材料、人工智能等多个前沿学科和科技领域中遴选出35岁以下对未来科技发展产生深远影响的青年科技人才-“35岁以下科技创新35人”。2017年《麻省理工科技评论》将这份最权威的榜单落地中国，旨在以全球视野挖掘最有创新能力的科技青年领军人，并为这些青年科学家搭建一个高度国际化的舞台。

为聚集全球创新人才和资源，打造创新人才高地，中关村科学城与北京清华工业开发研究院联合《麻省理工科技评论》中国，于2023年3月30日-31日在北京·海淀中关村自主创新示范区展示中心会议中心举办全球青年科技领袖峰会暨《麻省理工科技评论》“35岁以下科技创新35人”中国发布仪式。

以下为清华大学车辆与运载学院准聘副教授冯旭宁在全球青年科技领袖峰会的精彩演讲，由云现场整理。

感谢张总的介绍，也非常感谢MIT 科技评论TR35给我这样一个演讲的机会，我是2021年的TR35的入选人，我叫冯旭宁，来自清华大学车辆学，我做的研究方向是电池安全的方向，主要是在技术方面做一些发明，今天组委会邀请主要还是讲一讲关于我们的电池安全技术创新方面自己的一些最新的科研感悟。

碳中和和整个交通电气化学有一个双重的需求结合点刚好是我研究的方向，也就是说高能量密度的电池技术，在电池做高能量密度的过程中，一方面是需要可再生能源很好的配储的要求，另外一个是在交通运载方面全面进行电气化，这样的话在比较狭窄的空间里面必须存储更多的电能，但是存储更多电能的过程中引发了电池安全问题。

其实电池安全的问题以前是一直存在的，我们从1956年开始研究关于电池安全隐患的问题，早期的讨论主要是在航空电池上面做的，我们现在面对碳中和和交通电气化的新场景和新问题的过程中，传统的安全防控的经验还是难以直接胜任的，也就是我们现在看到的每年有两千多起关于电池安全的事故，也会造成一定的人员伤亡。

但是如果你问我，如果说你的高能量密度电池有没有电池安全技术的解决方案，其实在我开展整个研究课题的过程中其实是没有的，现有的方法和经验难以适用现在面对的安全防控的场景。

这个是我们总结的一个电池安全发展的技术路线图，可以看到现在整体对于整个储能电池的要求来说，它的横坐标是循环寿命，纵坐标是电池的比能量，希望有一个更高的循环寿命，也希望电池有一个更长的比能量，但在这两种情况下，已经分化出这两种电池发展的技术路线，一个是朝着超高能量密度的方向发展，另一方面是我们在储能方面对于GWh的大规模化进行这样一个技术的发展。

但是这两个方面来说，我们把能量密度逼到极限，不管是采用液态还是固态的各种新材料体系，电池本身的失控的问题，其实是越来越严重的，也影响了我们下一代500或者600Wh/公斤电池的一个突破。

另一方面我们在储能方面大规模的使用电池的过程中有概率失效的问题，同时燃烧这个问题是我们之前没有想过的一个问题，所以也使得我们电池整体的发展受到两个瓶颈技术限制，目前我和我的团队主要在这六个方面应对这方面的挑战。

一方面在科学研究方面，希望能够找到一些电池失效的原理性的问题，再有一个方面是已经出现的事故调查过程中，希望能够找到现有的电池安全出现的问题，当然我们的保障性支撑技术包括电池的本质安全、主动安全和被动安全这几个方面，但是不管怎么说，这六个方面的研究已经没有相关的材料可以参考了，只能通过自己的科研以及对于这个问题的认识然后提出一些技术的方法。

这个是我们研究面临的主要问题，首先我们是汽车这个方向，主要是做应用技术开发中间的这个部分，但是左边CNS方面的电池的科学研究其实是非常活跃的状态，另一方面新能源汽车行业需求还有储能这个行业需求发展非常旺盛，两边常见的技术的死亡谷，两边都非常旺盛的情况下，怎么从科学打通到技术到工程的链条其实是我们团队主要做的一个工作，我们团队同学们还有老师们觉得工作比较辛苦，主要是因为我们不光是要做技术开发，同时要打通科学到技术的链条，另外一个是技术本身要能达成工程的应用。

这个过程中其实我们遇到了非常多的困难，比如说科学研究这方面，我们也是尝试大量的阅读新材料方面的文献，但是从文献到文献的研究，一般来说开发出的新技术本身可能对于工程应用这个是很困难的，如果只是从paper到paper的情况下，想要把现有电池的高能量密度的研究打通到最终的应用，总是存在这样或那样的一些问题，这个也使得科学研究做了大量的尝试和试错，同时尝试希望人工智能能够帮助我们做这样科学研究的方向。

当然我们在电池技术开发中，其实有一个非常重要的特点，就是电池本身有九大或者十大功能特性，包括工作温度、长寿命、高功率、高比能、高安全、高可靠性还有充电速度快，长续航里程，这些问题在设计一款新电池的过程中，尤其做技术开发的过程中都是同时需要满足的，这些技术在同时满足的情况下，你在实验室里能够做出某一个性能比较好的电池是比较容易的，但是在开发的过程中想要均衡的满足各个方面的特征，其实是非常困难的，这个也是我们在做整个研究过程中开发的一个难点。

再有一个可能开发出一个非常好的电池，这个电池技术可能有一个很好的储能效果，但是它具有的好的性能并不代表低成本，这根曲线是今年碳酸锂价格波动的图，可以看到其实在我们的2021年之前是比较平稳的，这时候锂电池的发展也是比较正常的，但是后来2022年的时候碳酸锂的价格冲到60万元/吨的时候，锂电池整个成本冲上去之后，整个行业面临巨大的压力，也就是说你有一个很好的技术，但是不代表你的成本能够帮助你进行大规模的推广。

这个梗我相信大家都知道，今年年初的时候开始一轮传统燃油车的降价，它对于新能源汽车本身类似于反打一波的效果，但是其实工业产品对于成本极致的追求是随时可能发生的，有时候为了市场其实我们完全是不考虑这个电池本身的使用成本的，但是这种情况下，我们的电池在做工程应用的过程中，其实是很难达成这样一个成本方面的要求。可能有一个很好的电池技术好不容易做到即将落地的情况，但是发现传统的产品降价了，这时候现有的技术又不能应用了。

再有一个我们目前面临的总体的问题，因为现在电池以锂电池为核心，越来越广泛的应用到生活的各个角落，包括你的手机，笔记本电脑还有电动自行车、电动汽车、UPS还有储能电站，包括电动船舶、电动飞机各方面都有的情况下，其实这个失效概率公式始终是限制我们整个电池安全发展的一个本质的公式，这个公式很简单，失效概率=1-P的N次方，这里面小写的p代表我们的电池本身的失效的概率，目前我们说小写的p电池本身的失效概率，其实它是能够做到10的负7次方，也就是一个PBM的数量级。

但是问题是我们的电池一共有多少，上面这个N，它的级数展开的时候就会发现约等于N×P，也就是说你的失效概率和你电池的数量基本是成正比的，这种情况下，电池数量超过10的7次方，这个是非常容易到达的，现在电动车每年的销量已经逼近1000万辆，每辆车上再有100节电池，失效概率必然是一个接近于一的情况下，怎么去相应的应对这种数量增加带来的必然失效的风险，而不是说能够跟用户保证一定不会在使用过程中发生问题。

还有一个我们现在比较担忧的主要创新问题是电动汽车这个方面，我们从2012年开始支持《国际电动汽车安全法规》一个制定，也就是说在电动汽车方面安全标准是早于整个产品发展的，大家现在看电动汽车起火，其实很少有人员伤亡的情况，也就是我们把失效风险已经控制在对人的防护是一个绝对安全的角度，不是说这个产品不会发生问题，但是现在的储能还有电动自行车以及电动飞机这方面它的锂电的应用，其实已经比较大的规模了，但是问题是我们背后的安全标准其实还在讨论当中，所以在这种情况下，在背后的安全标准没有定下来的时候，已经有很多电池的产品进入了我们的生活当中去，怎么保证它的安全，其实也是我们现在非常担忧的一个具体问题。

近年来，因为我们做科研还是需要经费的支持，怎么能够把行业还有政府的资源用好，做这样一个协同的创新，尤其是年轻人这方面，能调动的社会资源有限，但是自己有对科学和技术方面非常活跃的一个创新想法，这个其实也是我在前年参加TR35的时候想到了这样一个问题，今年有了进一步的认识，也就是说政产学研用相互之间怎么促进我们在科学研究方面的突破以及产业方面的非常广泛的需求，其实它们之间是一个协同创新的过程，每个部分都有自己需要对应的能够做的事情，尤其是我们研究这个方面，其实我们也是需要了解科学研究方面的主要进展，再一个我们也希望政府和产业界两边能够给予青年人才足够的资金支持，使得我们对于这个技术创新方面的尝试能够更加大胆，有更加多的技术支持。

学科交叉也是电池这方面，我们做能源和储能非常典型的效果，也就是说你在任何一个学科解决不了电池遇到的科学和技术以及工程的问题，我们说其实从电池的研究，从量子力学开始到固态物理化学还有电化学、材料、化工、机械设计、电工要把这个电池系统做出来，然后本身还要能够安全和可靠的运行，还要满足用户的需求，这方面来说，学科交叉的属性是非常明显的，同时我们应对不同问题的时候，你可能要用到不同的学科，但是不一定刚好是这方面比较有好的理论基础的。这种情况下怎么突破这样的问题，其实我们做技术开发比较简单，我们自己的研究组主要以目标导向来开展的，也就是说依托于目标的导向，我们把电池本身相关的技术进行重新的整合，形成一个逐渐深入的过程，然后从需求目标逐渐把机理找出来，充分把学科交叉应用到电池这方面的研究当中去，这方面也是非常困难需要学习的知识很多，面临的问题从科学到技术工程方面也是很大的问题。

这次演讲的时候给我的题目里面出的是只关注两个问题，一个是无尽的能源，一个是无尽的寿命，对于我们做电池研究的人员来说其实我个人的目标很简单，2022年我们通过自己的努力已经把三元8系石墨安全问题基本上解决了，电芯上可以提供300Wh/公斤这样一个电池的产品，2025年，未来的两年之内，希望我们通过努力的情况下，让350Wh/公斤的电池能够实现商业化的应用。

2030年希望能够达成锂离子电池能量密度的极限，也就是说它的能量密度极限400Wh/公斤，希望我们在安全技术方面的努力能够使得400Wh/公斤的电池取得商业化应用的突破，突破本身安全出现的瓶颈，这是我个人一直在不断追求应用的场景。

最后，祝贺今年2022年新入选TR35的新生，我们希望能够跟各位青年领袖一起努力，让世界变的更加美好，让能源变的更加清洁，谢谢。