工程中心人員在開展相關(guān)試驗(yàn)。鄭金武攝

零排放、無噪聲的純電動(dòng)客車廣受市民好評。近年來，依托北大先行科技產(chǎn)業(yè)有限公司(以下簡稱北大先行)建設(shè)的北京市動(dòng)力鋰離子電池工程技術(shù)研究中心(以下簡稱工程中心)，為這些純電動(dòng)客車用動(dòng)力電池提供了關(guān)鍵核心材料。

這背后是應(yīng)用研究和成果轉(zhuǎn)化的功勞。工程中心在動(dòng)力和儲能電池關(guān)鍵電極材料等方面形成了兩個(gè)中試線和產(chǎn)業(yè)化基地，通過工程研究和成果轉(zhuǎn)化形成了一批產(chǎn)業(yè)化和制備方面的專利和專有技術(shù)。

一路走來，北大先行副總經(jīng)理、工程中心主任周恒輝感慨良多：“從現(xiàn)實(shí)需求來看，我國的企業(yè)技術(shù)積累少，技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱?，F(xiàn)階段要加強(qiáng)應(yīng)用基礎(chǔ)研究、強(qiáng)化技術(shù)研發(fā)，才有利于我國的產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)競爭力提升。”

“技術(shù)攻關(guān)+企業(yè)運(yùn)作”推動(dòng)成果轉(zhuǎn)化

上世紀(jì)90年代，鋰離子電池開始廣泛應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品。

1999年，任教于北京大學(xué)化學(xué)學(xué)院的周恒輝與同樣研究鋰離子電池的北京大學(xué)學(xué)生陳繼濤等人，敏感地意識到鋰離子電池應(yīng)用的廣泛前景。懷揣著創(chuàng)業(yè)的夢想，他們共同創(chuàng)立了北大先行科技產(chǎn)業(yè)有限公司。

2001年，在北京市科委重大科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目的支持下，北大先行開始進(jìn)行磷酸鐵鋰作為鋰離子電池正極材料的攻關(guān)研究，并獲得突破。

磷酸鐵鋰具有安全性好、循環(huán)壽命長、環(huán)境友好、原料來源廣泛等特點(diǎn)，被公認(rèn)為新一代鋰離子動(dòng)力和儲能電池首選的正極材料，但因其制備工藝復(fù)雜、技術(shù)門檻高，目前僅有少數(shù)公司實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定大批量生產(chǎn)。

技術(shù)攻關(guān)與企業(yè)運(yùn)作的結(jié)合，推動(dòng)了磷酸鐵鋰成果的快速落地。“公司技術(shù)部、工藝部和生產(chǎn)部有效推進(jìn)了工程中心研發(fā)成果的孵化，實(shí)現(xiàn)研發(fā)成果的公斤級、百公斤級、噸級以至批量生產(chǎn)。”周恒輝介紹，通過研發(fā)、文獻(xiàn)專利和市場信息收集分析等手段，工程中心逐步加強(qiáng)了消化吸收再創(chuàng)新的能力，使公司產(chǎn)品的市場競爭力得以保持。

2019年，工程中心在青海西寧建設(shè)完成的磷酸鐵鋰和三元素中試線以及泰安的鈷酸鋰中試線已經(jīng)投入使用并運(yùn)轉(zhuǎn)正常，可實(shí)現(xiàn)磷酸鐵鋰、三元素和鈷酸鋰的百公斤級以及噸級生產(chǎn)。同時(shí)，工程中心通過開展公司級、部門級以及中心級項(xiàng)目研發(fā)，并成立項(xiàng)目小組跟進(jìn)，促進(jìn)項(xiàng)目的正常推進(jìn)。

作為一種高端、高性能材料，磷酸鐵鋰正極材料研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化是材料科技中的核心領(lǐng)域。周恒輝說：“在把握產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向時(shí)，我們更希望通過以企業(yè)為主、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展引領(lǐng)。”

持續(xù)強(qiáng)化技術(shù)研發(fā)

周恒輝介紹，通過以北京大學(xué)化學(xué)學(xué)院為主力的研究團(tuán)隊(duì)協(xié)同攻關(guān)，磷酸鐵鋰正極材料系列項(xiàng)目的實(shí)施不僅取得了磷酸鐵鋰正極材料制備和產(chǎn)業(yè)化的突破，也使得企業(yè)有了立足之本，同時(shí)培養(yǎng)了一批專業(yè)人才。

而持續(xù)得到強(qiáng)化的技術(shù)研發(fā)，也讓工程中心在磷酸鐵鋰產(chǎn)品性能提升方面走在前列。

周恒輝告訴記者，2019年以來，工程中心積極提升磷酸鐵鋰正極材料本身的壓實(shí)密度，繼而提高其電芯的能量密度，保持其產(chǎn)品競爭力不減。

“經(jīng)測算，磷酸鐵鋰材料現(xiàn)有壓實(shí)密度是其真密度的62%，而鈷系正極材料真密度利用率高達(dá)82%。”周恒輝介紹，從鈷系正極材料的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)和歷史來看，磷酸鐵鋰正極材料的壓實(shí)密度大有提升空間，以82%的利用率為例，磷酸鐵鋰正極材料的極片壓實(shí)密度有望達(dá)到2.9 g/cm3?？紤]到磷酸鐵鋰正極材料與鈷系正極材料之間的結(jié)構(gòu)差異，磷酸鐵鋰材料較低的本征鋰離子/電子電導(dǎo)，其真密度利用率可能略低于鈷系正極材料，但“仍有較大提升空間”。

“通過持續(xù)的技術(shù)攻關(guān)，我們通過優(yōu)化前驅(qū)體和燒結(jié)工藝控制一次/二次顆粒的生長過程，得到了具有特定粒徑分布和顆粒形態(tài)的磷酸鐵鋰正極材料粉末，從而使磷酸鐵鋰粉末壓實(shí)密度提升到了2.45 g/cm3。”周恒輝告訴《中國科學(xué)報(bào)》，通過這樣的技術(shù)研發(fā)，工程中心和企業(yè)在發(fā)展之路上走得更順暢。

有了技術(shù)成果和示范，工程中心積極在產(chǎn)線上對該產(chǎn)品進(jìn)行了中試和放大試驗(yàn)，完成了公斤級、百公斤級、噸級驗(yàn)證和批次穩(wěn)定性認(rèn)證，相應(yīng)樣品完成了客戶送樣并通過了硬殼電芯測試。此后，工程中心及時(shí)地將該產(chǎn)品推向了市場，得到了客戶的認(rèn)可，鞏固了北大先行的磷酸鐵鋰產(chǎn)品在市場中的競爭力。

呼吁加強(qiáng)應(yīng)用基礎(chǔ)研究

長期從事鋰離子電池技術(shù)研究和成果轉(zhuǎn)化工作，讓周恒輝意識到應(yīng)用基礎(chǔ)研究的重要性。

“現(xiàn)在，鈷酸鋰材料在應(yīng)用到動(dòng)力電池領(lǐng)域時(shí)，如何提升其比能量密度、如何提升鈷酸鋰動(dòng)力電池的安全性，這些方面國內(nèi)外都還沒有相關(guān)研究，可以說進(jìn)入技術(shù)‘無人區(qū)’。”周恒輝認(rèn)為，“類似這些技術(shù)‘無人區(qū)’，是基礎(chǔ)研究的重要方向，也是最應(yīng)該資助和鼓勵(lì)的科研工作方向。”

事實(shí)上，為加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，國家已經(jīng)做了很多工作，出臺了許多激勵(lì)政策。“但是，這些政策在真正落實(shí)過程中，存在效力遞減的問題，許多好的政策到了基層環(huán)節(jié)，并沒有很好地執(zhí)行。”周恒輝說。

周恒輝舉例說，現(xiàn)在國家自然科學(xué)基金、重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等，存在“追熱點(diǎn)”的勢頭。“從這些項(xiàng)目的申報(bào)指南來看，什么熱門就布局什么方面。這樣的‘指揮棒’對基礎(chǔ)研究是不利的。”

此外，周恒輝提出，完善人才和科研成果評價(jià)體系，是我國近年來科技政策著力最多的地方。但在現(xiàn)實(shí)層面，這樣的政策落地還存在較大的“折扣”。“就如在一些高校院所里，還是存在數(shù)論文數(shù)量等現(xiàn)象。”

“發(fā)不了論文的研究、論文影響因子小于10的成果，往往進(jìn)入不了受關(guān)注的序列。”周恒輝認(rèn)為，對于那些致力于推動(dòng)科技成果轉(zhuǎn)化的人而言，在職稱評審、貢獻(xiàn)評價(jià)等方面的相關(guān)鼓勵(lì)還不夠。

周恒輝對此有自己的看法：“這其實(shí)也是對科研工作的一項(xiàng)重要考核，就是看你在科研工作中解決了什么重大問題。”他認(rèn)為，那些方向已經(jīng)比較明確、利用其成果可在短期內(nèi)取得工業(yè)技術(shù)突破的基礎(chǔ)性研究，需要進(jìn)一步加強(qiáng)。