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(chuàng)造了一個“可充電的世界”。目前，鋰離子電池的應(yīng)用已經(jīng)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(yè)，這再一次拓展了行業(yè)的想象空間。同時，對于國立研究機構(gòu)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(chǎn)業(yè)技術(shù)，主體將會繼續(xù)圍繞以下?3?個方向發(fā)展，同時也是產(chǎn)業(yè)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(gòu)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(fā)一次社會關(guān)注，同時引發(fā)一次產(chǎn)品和廠家的洗牌，進而影響技術(shù)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(jīng)布局全固態(tài)電池研發(fā)，創(chuàng)新性地提出了“原位固態(tài)化”方案，發(fā)展混合固液電解質(zhì)電池及全固態(tài)電池技術(shù)，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(fā)的電池已經(jīng)能通過“針刺”試驗。

（2）電池續(xù)航能力。在消費電子領(lǐng)域，高能量密度是鋰離子電池發(fā)展始終追求的方向，尤其是隨著?5G?應(yīng)用場景的逐漸增加，更多更好使用體驗的應(yīng)用的出現(xiàn)，會對智能手機等移動終端的續(xù)航能力提出一個數(shù)量級的增長需求，也可以說是一個“無底洞”。在這個領(lǐng)域物理所已經(jīng)開發(fā)高能量密度鋰離子電池，未來會在很長的時間都是行業(yè)與科研關(guān)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(xiàn)電動船舶和電動飛機等，在大交通領(lǐng)域發(fā)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(shù)，從材料設(shè)計、電芯工藝、性能驗證等多方面穩(wěn)步推進“雙高”電池的應(yīng)用進程，已在無人機上開展測評，續(xù)航時間提升?20%。

（3）產(chǎn)業(yè)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(xué)城布局了清潔能源材料測試診斷與研發(fā)平臺；在廣東省松山湖材料實驗室建設(shè)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(yīng)用為核心的產(chǎn)業(yè)化基地。同時，整合京津冀、粵港澳大灣區(qū)以及長三角地區(qū)的研究與產(chǎn)業(yè)資源，希望能夠為我國的鋰離子電池以及相關(guān)新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展貢獻力量。

經(jīng)驗總結(jié)

在過去?40?余年里，物理所鋰離子電池研究是一次從基礎(chǔ)研究到應(yīng)用基礎(chǔ)研究再到實用化生產(chǎn)的全鏈條式的創(chuàng)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(xué)技術(shù)研究工作與市場飛速發(fā)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(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，為建設(shè)世界科技強國貢獻力量，國立研究機構(gòu)使命重大。

分析國立科研機構(gòu)參與實踐創(chuàng)新全鏈條的過程，需要關(guān)注?3?個必要條件：① 透徹的基礎(chǔ)研究是支撐革命性技術(shù)的根基所在，否則技術(shù)就是無本之木和無源之水；② 產(chǎn)業(yè)界與學(xué)術(shù)界交融的環(huán)境是科研機構(gòu)新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化必不可少的土壤，是完成全鏈條后半段必須經(jīng)歷的過程，市場規(guī)律是關(guān)鍵的法則；③ 考慮到全鏈條創(chuàng)新的長周期，持續(xù)不斷的人才培養(yǎng)與接力賽是必不可少的保障。全鏈條式創(chuàng)新很難從一開始就規(guī)劃出清晰的路徑圖，但是如果具備完整的創(chuàng)新要素，可以促進其進化或者生長出來。

作為國立科研機構(gòu)類的研究所而言，最重要的是與政府、企業(yè)等配合，營造氛圍和環(huán)境，形成適合的創(chuàng)新生態(tài)，提高成功率、效率并縮短周期，使更多的革命性技術(shù)在我國產(chǎn)生并成為重要的社會生產(chǎn)力。

（文亞，中國科學(xué)院物理研究所；黃學(xué)杰，中國科學(xué)院物理研究所；朱春麗，中國科學(xué)院物理研究所?！吨袊茖W(xué)院院刊》供稿）