我国国立科研机构全链条式创新的模式研究

进一步开展前瞻性研究与展望“电动中国”

正如诺贝尔奖颁奖委员会所说的那样，锂离子电池研究创造了一个“可充电的世界”。目前，锂离子电池的应用已经极大地改变了我们的生活，从几乎人手一部的智能手机，到我国开始大力推动的电动汽车等。2017 年，陈立泉提出了“电动中国”的概念，其中包括消费电子、能源、交通等行业，这再一次拓展了行业的想象空间。同时，对于国立研究机构而言，物理所需要再一次开启更进一步的前瞻性研究工作。下一代的产业技术，主体将会继续围绕以下 3 个方向发展，同时也是产业竞争对手们争夺的焦点。

（1）电池的安全性。这是从市场反馈给厂商和研究机构的一个重要问题，原则上也是一个“一票否决”的问题。每一次智能手机和电动车自燃，消费者或者媒体的反馈，都会引发一次社会关注，同时引发一次产品和厂家的洗牌，进而影响技术方案的选择。为从根源上探索解决电池安全性的问题，物理所已经布局全固态电池研发，创新性地提出了“原位固态化”方案，发展混合固液电解质电池及全固态电池技术，在提升能量密度的同时提高安全性。目前通过对高镍三元材料进行表面改性，所研发的电池已经能通过“针刺”试验。

（2）电池续航能力。在消费电子领域，高能量密度是锂离子电池发展始终追求的方向，尤其是随着 5G 应用场景的逐渐增加，更多更好使用体验的应用的出现，会对智能手机等移动终端的续航能力提出一个数量级的增长需求，也可以说是一个“无底洞”。在这个领域物理所已经开发高能量密度锂离子电池，未来会在很长的时间都是行业与科研关注的焦点，尤其是如何破除目前的电动车“里程焦虑”的问题，以及更进一步实现电动船舶和电动飞机等，在大交通领域发挥替代性作用。此外，物理所还布局了兼具高能量密度、高功率密度的电池技术，从材料设计、电芯工艺、性能验证等多方面稳步推进“双高”电池的应用进程，已在无人机上开展测评，续航时间提升 20%。

（3）产业化平台前瞻布局。为了更好地配合前瞻性研究的布局，物理所在北京怀柔科学城布局了清洁能源材料测试诊断与研发平台；在广东省松山湖材料实验室建设了新型锂离子电池材料研究团队；在江苏省溧阳市布局了以锂离子电池应用为核心的产业化基地。同时，整合京津冀、粤港澳大湾区以及长三角地区的研究与产业资源，希望能够为我国的锂离子电池以及相关新能源产业的发展贡献力量。

经验总结

在过去 40 余年里，物理所锂离子电池研究是一次从基础研究到应用基础研究再到实用化生产的全链条式的创新研究工作的探索。从时间周期上正好处于国家自改革开放以来科学技术研究工作与市场飞速发展的时期，取得了一定的成绩。展望新时代，为了更好地实践创新驱动发展，为建设世界科技强国贡献力量，国立研究机构使命重大。

分析国立科研机构参与实践创新全链条的过程，需要关注 3 个必要条件：① 透彻的基础研究是支撑革命性技术的根基所在，否则技术就是无本之木和无源之水；② 产业界与学术界交融的环境是科研机构新技术产业化必不可少的土壤，是完成全链条后半段必须经历的过程，市场规律是关键的法则；③ 考虑到全链条创新的长周期，持续不断的人才培养与接力赛是必不可少的保障。全链条式创新很难从一开始就规划出清晰的路径图，但是如果具备完整的创新要素，可以促进其进化或者生长出来。

作为国立科研机构类的研究所而言，最重要的是与政府、企业等配合，营造氛围和环境，形成适合的创新生态，提高成功率、效率并缩短周期，使更多的革命性技术在我国产生并成为重要的社会生产力。

（文亚，中国科学院物理研究所；黄学杰，中国科学院物理研究所；朱春丽，中国科学院物理研究所。《中国科学院院刊》供稿）