我國國立科研機構全鏈條式創新的模式研究

學術界與產業界閉環交融的生態支撐，促進產業技術的迭代與進化

從?1991?年開始，近?30?年來鋰離子電池研究不斷進行持續的技術方案的選擇與迭代。鋰離子電池技術的發展，離不開學術界與產業界閉環交融的小生態；此外，技術本身的加速迭代發展也離不開這個生態的支撐。作為科研機構，物理所開始探索相關技術走向產業界的時間較早。1996?年?1月，A?型鋰離子電池研究通過中國科學院院級鑒定；1997?年?9?月，啟動?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?廣播級攝像機專用鋰離子電池；1998?年?12?月，年產?20?萬只?18650?型鋰離子電池中試線通過驗收；1999?年成立北京星恒電源有限公司，吸引成都地奧集團等社會資本共同加入。2003?年?12?月，聯想入資成立蘇州星恒電源有限公司，開始了車用動力電池的產業化進程，推動了長三角地區鋰離子電池產業的發展。

科研機構需要主動將研究成果推向市場，新技術的迭代也離不開學術與產業融合的小生態?？蒲袡C構在技術迭代中的貢獻表現為多種形式，有時候是直接的專利授權，有時候是技術方案選擇的判斷，有時候是關鍵技術人才的培養。之所以強調這種小生態，是因為很多生產工藝問題的下層是技術方案，技術方案的下層是科學問題。產品性能的提升意味著底層透徹的科學問題的研究，以及對技術的深入理解。找準問題，以應用為導向，兼顧演進式技術發展和革命式技術發展模式，提出解決方案，是保證產業可持續發展的關鍵所在。

以納米硅負極材料為例，物理所從?1997?年開始歷經了?20?余年的研發，從原理上闡明了硅基負極材料在充放電過程中的體積形變、表界面反應機理、鋰離子存儲機理等，為硅負極材料的理性設計提供指導。2010?年，物理所啟動納米硅負極材料產業化研究，針對硅負極材料的問題針對性地提出了多種解決方案。第一代產品“元宵”結構，將硅和碳進行復合，采用碳包覆的工藝。該方案研發的材料具有結構穩定、循環穩定較好的特點，但承壓較低的“短板”限制了其在高比能電池中的應用。2013?年以來，硅負極材料產業化推進獲得了中國科學院戰略性先導科技專項的支持，物理所開發了第二代“核桃”結構，提升了硅基負極材料的性能。然而，該結構首周效率還不夠高，長循環穩定性的問題依然沒有很好解決。針對這些問題，又通過對材料進行改性以及改進制造工藝等，研發了多種結構的材料，如“魚皮花生”結構等，并持續不斷改進。目前，由物理所李泓牽頭，基于物理所研發技術的江蘇溧陽天目先導電池材料科技有限公司生產的硅負極材料已通過多家優勢電芯企業的測評，形成了穩定供貨。2018?年，物理所胡勇勝牽頭建設世界首座?100?kWh?鈉離子電池儲能電站，標志著我國率先實現了鈉離子電池儲能電站的示范運行。

在從基礎研究到技術升級的閉環發展，以及以市場需求為導向而產生的產品迭代中，扎實的基礎研究和應用基礎研究是關鍵。沒有這樣的積累，一步即踏空，產業容易產生斷層。自?20?世紀?90?年代至今，物理所先后以技術出資成立了?6?家企業，估值合計?3.995?億元人民幣，將多年的應用基礎研究積累推向產業化。