學(xué)術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界閉環(huán)交融的生態(tài)支撐，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)技術(shù)的迭代與進(jìn)化

從?1991?年開始，近?30?年來鋰離子電池研究不斷進(jìn)行持續(xù)的技術(shù)方案的選擇與迭代。鋰離子電池技術(shù)的發(fā)展，離不開學(xué)術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界閉環(huán)交融的小生態(tài)；此外，技術(shù)本身的加速迭代發(fā)展也離不開這個(gè)生態(tài)的支撐。作為科研機(jī)構(gòu)，物理所開始探索相關(guān)技術(shù)走向產(chǎn)業(yè)界的時(shí)間較早。1996?年?1月，A?型鋰離子電池研究通過中國科學(xué)院院級(jí)鑒定；1997?年?9?月，啟動(dòng)?18650?型電池中試，成立北京富利龍電池有限公司；1998?年?8?月，推出?NP2000?廣播級(jí)攝像機(jī)專用鋰離子電池；1998?年?12?月，年產(chǎn)?20?萬只?18650?型鋰離子電池中試線通過驗(yàn)收；1999?年成立北京星恒電源有限公司，吸引成都地奧集團(tuán)等社會(huì)資本共同加入。2003?年?12?月，聯(lián)想入資成立蘇州星恒電源有限公司，開始了車用動(dòng)力電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，推動(dòng)了長三角地區(qū)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

科研機(jī)構(gòu)需要主動(dòng)將研究成果推向市場，新技術(shù)的迭代也離不開學(xué)術(shù)與產(chǎn)業(yè)融合的小生態(tài)。科研機(jī)構(gòu)在技術(shù)迭代中的貢獻(xiàn)表現(xiàn)為多種形式，有時(shí)候是直接的專利授權(quán)，有時(shí)候是技術(shù)方案選擇的判斷，有時(shí)候是關(guān)鍵技術(shù)人才的培養(yǎng)。之所以強(qiáng)調(diào)這種小生態(tài)，是因?yàn)楹芏嗌a(chǎn)工藝問題的下層是技術(shù)方案，技術(shù)方案的下層是科學(xué)問題。產(chǎn)品性能的提升意味著底層透徹的科學(xué)問題的研究，以及對(duì)技術(shù)的深入理解。找準(zhǔn)問題，以應(yīng)用為導(dǎo)向，兼顧演進(jìn)式技術(shù)發(fā)展和革命式技術(shù)發(fā)展模式，提出解決方案，是保證產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在。

以納米硅負(fù)極材料為例，物理所從?1997?年開始?xì)v經(jīng)了?20?余年的研發(fā)，從原理上闡明了硅基負(fù)極材料在充放電過程中的體積形變、表界面反應(yīng)機(jī)理、鋰離子存儲(chǔ)機(jī)理等，為硅負(fù)極材料的理性設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。2010?年，物理所啟動(dòng)納米硅負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)化研究，針對(duì)硅負(fù)極材料的問題針對(duì)性地提出了多種解決方案。第一代產(chǎn)品“元宵”結(jié)構(gòu)，將硅和碳進(jìn)行復(fù)合，采用碳包覆的工藝。該方案研發(fā)的材料具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、循環(huán)穩(wěn)定較好的特點(diǎn)，但承壓較低的“短板”限制了其在高比能電池中的應(yīng)用。2013?年以來，硅負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)獲得了中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)的支持，物理所開發(fā)了第二代“核桃”結(jié)構(gòu)，提升了硅基負(fù)極材料的性能。然而，該結(jié)構(gòu)首周效率還不夠高，長循環(huán)穩(wěn)定性的問題依然沒有很好解決。針對(duì)這些問題，又通過對(duì)材料進(jìn)行改性以及改進(jìn)制造工藝等，研發(fā)了多種結(jié)構(gòu)的材料，如“魚皮花生”結(jié)構(gòu)等，并持續(xù)不斷改進(jìn)。目前，由物理所李泓牽頭，基于物理所研發(fā)技術(shù)的江蘇溧陽天目先導(dǎo)電池材料科技有限公司生產(chǎn)的硅負(fù)極材料已通過多家優(yōu)勢電芯企業(yè)的測評(píng)，形成了穩(wěn)定供貨。2018?年，物理所胡勇勝牽頭建設(shè)世界首座?100?kWh?鈉離子電池儲(chǔ)能電站，標(biāo)志著我國率先實(shí)現(xiàn)了鈉離子電池儲(chǔ)能電站的示范運(yùn)行。

在從基礎(chǔ)研究到技術(shù)升級(jí)的閉環(huán)發(fā)展，以及以市場需求為導(dǎo)向而產(chǎn)生的產(chǎn)品迭代中，扎實(shí)的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究是關(guān)鍵。沒有這樣的積累，一步即踏空，產(chǎn)業(yè)容易產(chǎn)生斷層。自?20?世紀(jì)?90?年代至今，物理所先后以技術(shù)出資成立了?6?家企業(yè)，估值合計(jì)?3.995?億元人民幣，將多年的應(yīng)用基礎(chǔ)研究積累推向產(chǎn)業(yè)化。