進一步開展前瞻性研究與展望“電動中國”

正如諾貝爾獎頒獎委員會所說的那樣，鋰離子電池研究創造了一個“可充電的世界”。目前，鋰離子電池的應用已經極大地改變了我們的生活，從幾乎人手一部的智能手機，到我國開始大力推動的電動汽車等。2017?年，陳立泉提出了“電動中國”的概念，其中包括消費電子、能源、交通等行業，這再一次拓展了行業的想象空間。同時，對于國立研究機構而言，物理所需要再一次開啟更進一步的前瞻性研究工作。下一代的產業技術，主體將會繼續圍繞以下?3?個方向發展，同時也是產業競爭對手們爭奪的焦點。

（1）電池的安全性。這是從市場反饋給廠商和研究機構的一個重要問題，原則上也是一個“一票否決”的問題。每一次智能手機和電動車自燃，消費者或者媒體的反饋，都會引發一次社會關注，同時引發一次產品和廠家的洗牌，進而影響技術方案的選擇。為從根源上探索解決電池安全性的問題，物理所已經布局全固態電池研發，創新性地提出了“原位固態化”方案，發展混合固液電解質電池及全固態電池技術，在提升能量密度的同時提高安全性。目前通過對高鎳三元材料進行表面改性，所研發的電池已經能通過“針刺”試驗。

（2）電池續航能力。在消費電子領域，高能量密度是鋰離子電池發展始終追求的方向，尤其是隨著?5G?應用場景的逐漸增加，更多更好使用體驗的應用的出現，會對智能手機等移動終端的續航能力提出一個數量級的增長需求，也可以說是一個“無底洞”。在這個領域物理所已經開發高能量密度鋰離子電池，未來會在很長的時間都是行業與科研關注的焦點，尤其是如何破除目前的電動車“里程焦慮”的問題，以及更進一步實現電動船舶和電動飛機等，在大交通領域發揮替代性作用。此外，物理所還布局了兼具高能量密度、高功率密度的電池技術，從材料設計、電芯工藝、性能驗證等多方面穩步推進“雙高”電池的應用進程，已在無人機上開展測評，續航時間提升?20%。

（3）產業化平臺前瞻布局。為了更好地配合前瞻性研究的布局，物理所在北京懷柔科學城布局了清潔能源材料測試診斷與研發平臺；在廣東省松山湖材料實驗室建設了新型鋰離子電池材料研究團隊；在江蘇省溧陽市布局了以鋰離子電池應用為核心的產業化基地。同時，整合京津冀、粵港澳大灣區以及長三角地區的研究與產業資源，希望能夠為我國的鋰離子電池以及相關新能源產業的發展貢獻力量。

經驗總結

在過去?40?余年里，物理所鋰離子電池研究是一次從基礎研究到應用基礎研究再到實用化生產的全鏈條式的創新研究工作的探索。從時間周期上正好處于國家自改革開放以來科學技術研究工作與市場飛速發展的時期，取得了一定的成績。展望新時代，為了更好地實踐創新驅動發展，為建設世界科技強國貢獻力量，國立研究機構使命重大。

分析國立科研機構參與實踐創新全鏈條的過程，需要關注?3?個必要條件：① 透徹的基礎研究是支撐革命性技術的根基所在，否則技術就是無本之木和無源之水；② 產業界與學術界交融的環境是科研機構新技術產業化必不可少的土壤，是完成全鏈條后半段必須經歷的過程，市場規律是關鍵的法則；③ 考慮到全鏈條創新的長周期，持續不斷的人才培養與接力賽是必不可少的保障。全鏈條式創新很難從一開始就規劃出清晰的路徑圖，但是如果具備完整的創新要素，可以促進其進化或者生長出來。

作為國立科研機構類的研究所而言，最重要的是與政府、企業等配合，營造氛圍和環境，形成適合的創新生態，提高成功率、效率并縮短周期，使更多的革命性技術在我國產生并成為重要的社會生產力。

（文亞，中國科學院物理研究所；黃學杰，中國科學院物理研究所；朱春麗，中國科學院物理研究所。《中國科學院院刊》供稿）