强化技术研发,磷酸铁锂成果"开花"

工程中心人员在开展相关试验。郑金武摄

零排放、无噪声的纯电动客车广受市民好评。近年来，依托北大先行科技产业有限公司(以下简称北大先行)建设的北京市动力锂离子电池工程技术研究中心(以下简称工程中心)，为这些纯电动客车用动力电池提供了关键核心材料。

这背后是应用研究和成果转化的功劳。工程中心在动力和储能电池关键电极材料等方面形成了两个中试线和产业化基地，通过工程研究和成果转化形成了一批产业化和制备方面的专利和专有技术。

一路走来，北大先行副总经理、工程中心主任周恒辉感慨良多：“从现实需求来看，我国的企业技术积累少，技术创新能力薄弱。现阶段要加强应用基础研究、强化技术研发，才有利于我国的产业提质增效，促进产业竞争力提升。”

“技术攻关+企业运作”推动成果转化

上世纪90年代，锂离子电池开始广泛应用于各类电子产品。

1999年，任教于北京大学化学学院的周恒辉与同样研究锂离子电池的北京大学学生陈继涛等人，敏感地意识到锂离子电池应用的广泛前景。怀揣着创业的梦想，他们共同创立了北大先行科技产业有限公司。

2001年，在北京市科委重大科技成果转化项目的支持下，北大先行开始进行磷酸铁锂作为锂离子电池正极材料的攻关研究，并获得突破。

磷酸铁锂具有安全性好、循环寿命长、环境友好、原料来源广泛等特点，被公认为新一代锂离子动力和储能电池首选的正极材料，但因其制备工艺复杂、技术门槛高，目前仅有少数公司实现了稳定大批量生产。

技术攻关与企业运作的结合，推动了磷酸铁锂成果的快速落地。“公司技术部、工艺部和生产部有效推进了工程中心研发成果的孵化，实现研发成果的公斤级、百公斤级、吨级以至批量生产。”周恒辉介绍，通过研发、文献专利和市场信息收集分析等手段，工程中心逐步加强了消化吸收再创新的能力，使公司产品的市场竞争力得以保持。

2019年，工程中心在青海西宁建设完成的磷酸铁锂和三元素中试线以及泰安的钴酸锂中试线已经投入使用并运转正常，可实现磷酸铁锂、三元素和钴酸锂的百公斤级以及吨级生产。同时，工程中心通过开展公司级、部门级以及中心级项目研发，并成立项目小组跟进，促进项目的正常推进。

作为一种高端、高性能材料，磷酸铁锂正极材料研发和产业化是材料科技中的核心领域。周恒辉说：“在把握产业发展方向时，我们更希望通过以企业为主、产学研结合的方式实现重点产业的发展引领。”

持续强化技术研发

周恒辉介绍，通过以北京大学化学学院为主力的研究团队协同攻关，磷酸铁锂正极材料系列项目的实施不仅取得了磷酸铁锂正极材料制备和产业化的突破，也使得企业有了立足之本，同时培养了一批专业人才。

而持续得到强化的技术研发，也让工程中心在磷酸铁锂产品性能提升方面走在前列。

周恒辉告诉记者，2019年以来，工程中心积极提升磷酸铁锂正极材料本身的压实密度，继而提高其电芯的能量密度，保持其产品竞争力不减。

“经测算，磷酸铁锂材料现有压实密度是其真密度的62%，而钴系正极材料真密度利用率高达82%。”周恒辉介绍，从钴系正极材料的发展经验和历史来看，磷酸铁锂正极材料的压实密度大有提升空间，以82%的利用率为例，磷酸铁锂正极材料的极片压实密度有望达到2.9 g/cm3。考虑到磷酸铁锂正极材料与钴系正极材料之间的结构差异，磷酸铁锂材料较低的本征锂离子/电子电导，其真密度利用率可能略低于钴系正极材料，但“仍有较大提升空间”。

“通过持续的技术攻关，我们通过优化前驱体和烧结工艺控制一次/二次颗粒的生长过程，得到了具有特定粒径分布和颗粒形态的磷酸铁锂正极材料粉末，从而使磷酸铁锂粉末压实密度提升到了2.45 g/cm3。”周恒辉告诉《中国科学报》，通过这样的技术研发，工程中心和企业在发展之路上走得更顺畅。

有了技术成果和示范，工程中心积极在产线上对该产品进行了中试和放大试验，完成了公斤级、百公斤级、吨级验证和批次稳定性认证，相应样品完成了客户送样并通过了硬壳电芯测试。此后，工程中心及时地将该产品推向了市场，得到了客户的认可，巩固了北大先行的磷酸铁锂产品在市场中的竞争力。

呼吁加强应用基础研究

长期从事锂离子电池技术研究和成果转化工作，让周恒辉意识到应用基础研究的重要性。

“现在，钴酸锂材料在应用到动力电池领域时，如何提升其比能量密度、如何提升钴酸锂动力电池的安全性，这些方面国内外都还没有相关研究，可以说进入技术‘无人区’。”周恒辉认为，“类似这些技术‘无人区’，是基础研究的重要方向，也是最应该资助和鼓励的科研工作方向。”

事实上，为加强基础研究，国家已经做了很多工作，出台了许多激励政策。“但是，这些政策在真正落实过程中，存在效力递减的问题，许多好的政策到了基层环节，并没有很好地执行。”周恒辉说。

周恒辉举例说，现在国家自然科学基金、重点研发计划等，存在“追热点”的势头。“从这些项目的申报指南来看，什么热门就布局什么方面。这样的‘指挥棒’对基础研究是不利的。”

此外，周恒辉提出，完善人才和科研成果评价体系，是我国近年来科技政策着力最多的地方。但在现实层面，这样的政策落地还存在较大的“折扣”。“就如在一些高校院所里，还是存在数论文数量等现象。”

“发不了论文的研究、论文影响因子小于10的成果，往往进入不了受关注的序列。”周恒辉认为，对于那些致力于推动科技成果转化的人而言，在职称评审、贡献评价等方面的相关鼓励还不够。

周恒辉对此有自己的看法：“这其实也是对科研工作的一项重要考核，就是看你在科研工作中解决了什么重大问题。”他认为，那些方向已经比较明确、利用其成果可在短期内取得工业技术突破的基础性研究，需要进一步加强。