工程中心人員在開展相關(guān)試驗。鄭金武攝

零排放、無噪聲的純電動客車廣受市民好評。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)，為這些純電動客車用動力電池提供了關(guān)鍵核心材料。

這背后是應(yīng)用研究和成果轉(zhuǎn)化的功勞。工程中心在動力和儲能電池關(guān)鍵電極材料等方面形成了兩個中試線和產(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)階段要加強應(yīng)用基礎(chǔ)研究、強化技術(shù)研發(fā)，才有利于我國的產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效，促進產(chǎn)業(yè)競爭力提升。”

“技術(shù)攻關(guān)+企業(yè)運作”推動成果轉(zhuǎn)化

上世紀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)化項目的支持下，北大先行開始進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，被公認為新一代鋰離子動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)公司實現(xiàn)了穩(wěn)定大批量生產(chǎn)。

技術(shù)攻關(guān)與企業(yè)運作的結(jié)合，推動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)部有效推進了工程中心研發(fā)成果的孵化，實現(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)、文獻專利和市場信息收集分析等手段，工程中心逐步加強了消化吸收再創(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)投入使用并運轉(zhuǎn)正常，可實現(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，工程中心通過開展公司級、部門級以及中心級項目研發(fā)，并成立項目小組跟進，促進項目的正常推進。

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，我們更希望通過以企業(yè)為主、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的方式實現(xiàn)重點產(chǎn)業(yè)的發(fā)展引領(lǐng)。”

持續(xù)強化技術(shù)研發(fā)

周恒輝介紹，通過以北京大學(xué)化學(xué)學(xué)院為主力的研究團隊協(xié)同攻關(guān)，磷酸鐵鋰正極材料系列項目的實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，同時培養(yǎng)了一批專業(yè)人才。

而持續(xù)得到強化的技術(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)有壓實密度是其真密度的62%，而鈷系正極材料真密度利用率高達82%。”周恒輝介紹，從鈷系正極材料的發(fā)展經(jīng)驗和歷史來看，磷酸鐵鋰正極材料的壓實密度大有提升空間，以82%的利用率為例，磷酸鐵鋰正極材料的極片壓實密度有望達到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密度提升到了2.45 g/cm3。”周恒輝告訴《中國科學(xué)報》，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)品進行了中試和放大試驗，完成了公斤級、百公斤級、噸級驗證和批次穩(wěn)定性認證，相應(yīng)樣品完成了客戶送樣并通過了硬殼電芯測試。此后，工程中心及時地將該產(chǎn)品推向了市場，得到了客戶的認可，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)用到動力電池領(lǐng)域時，如何提升其比能量密度、如何提升鈷酸鋰動力電池的安全性，這些方面國內(nèi)外都還沒有相關(guān)研究，可以說進入技術(shù)‘無人區(qū)’。”周恒輝認為，“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)該資助和鼓勵的科研工作方向。”

事實上，為加強基礎(chǔ)研究，國家已經(jīng)做了很多工作，出臺了許多激勵政策。“但是，這些政策在真正落實過程中，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、重點研發(fā)計劃等，存在“追熱點”的勢頭。“從這些項目的申報指南來看，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體系，是我國近年來科技政策著力最多的地方。但在現(xiàn)實層面，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，往往進入不了受關(guān)注的序列。”周恒輝認為，對于那些致力于推動科技成果轉(zhuǎn)化的人而言，在職稱評審、貢獻評價等方面的相關(guān)鼓勵還不夠。

周恒輝對此有自己的看法：“這其實也是對科研工作的一項重要考核，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，需要進一步加強。