我国国立科研机构全链条式创新的模式研究

学术界与产业界闭环交融的生态支撑，促进产业技术的迭代与进化

从 1991 年开始，近 30 年来锂离子电池研究不断进行持续的技术方案的选择与迭代。锂离子电池技术的发展，离不开学术界与产业界闭环交融的小生态；此外，技术本身的加速迭代发展也离不开这个生态的支撑。作为科研机构，物理所开始探索相关技术走向产业界的时间较早。1996 年 1月，A 型锂离子电池研究通过中国科学院院级鉴定；1997 年 9 月，启动 18650 型电池中试，成立北京富利龙电池有限公司；1998 年 8 月，推出 NP2000 广播级摄像机专用锂离子电池；1998 年 12 月，年产 20 万只 18650 型锂离子电池中试线通过验收；1999 年成立北京星恒电源有限公司，吸引成都地奥集团等社会资本共同加入。2003 年 12 月，联想入资成立苏州星恒电源有限公司，开始了车用动力电池的产业化进程，推动了长三角地区锂离子电池产业的发展。

科研机构需要主动将研究成果推向市场，新技术的迭代也离不开学术与产业融合的小生态。科研机构在技术迭代中的贡献表现为多种形式，有时候是直接的专利授权，有时候是技术方案选择的判断，有时候是关键技术人才的培养。之所以强调这种小生态，是因为很多生产工艺问题的下层是技术方案，技术方案的下层是科学问题。产品性能的提升意味着底层透彻的科学问题的研究，以及对技术的深入理解。找准问题，以应用为导向，兼顾演进式技术发展和革命式技术发展模式，提出解决方案，是保证产业可持续发展的关键所在。

以纳米硅负极材料为例，物理所从 1997 年开始历经了 20 余年的研发，从原理上阐明了硅基负极材料在充放电过程中的体积形变、表界面反应机理、锂离子存储机理等，为硅负极材料的理性设计提供指导。2010 年，物理所启动纳米硅负极材料产业化研究，针对硅负极材料的问题针对性地提出了多种解决方案。第一代产品“元宵”结构，将硅和碳进行复合，采用碳包覆的工艺。该方案研发的材料具有结构稳定、循环稳定较好的特点，但承压较低的“短板”限制了其在高比能电池中的应用。2013 年以来，硅负极材料产业化推进获得了中国科学院战略性先导科技专项的支持，物理所开发了第二代“核桃”结构，提升了硅基负极材料的性能。然而，该结构首周效率还不够高，长循环稳定性的问题依然没有很好解决。针对这些问题，又通过对材料进行改性以及改进制造工艺等，研发了多种结构的材料，如“鱼皮花生”结构等，并持续不断改进。目前，由物理所李泓牵头，基于物理所研发技术的江苏溧阳天目先导电池材料科技有限公司生产的硅负极材料已通过多家优势电芯企业的测评，形成了稳定供货。2018 年，物理所胡勇胜牵头建设世界首座 100 kWh 钠离子电池储能电站，标志着我国率先实现了钠离子电池储能电站的示范运行。

在从基础研究到技术升级的闭环发展，以及以市场需求为导向而产生的产品迭代中，扎实的基础研究和应用基础研究是关键。没有这样的积累，一步即踏空，产业容易产生断层。自 20 世纪 90 年代至今，物理所先后以技术出资成立了 6 家企业，估值合计 3.995 亿元人民币，将多年的应用基础研究积累推向产业化。