行业领域

新能源及节能技术

需求描述

当前，新能源与新材料领域正迎来前所未有的快速发展，已成为国家科技进步和经济高质量增长的核心驱动力。以电动汽车为例，其产业竞争力的根本来源于动力电池技术的突破与革新，而电池体系的演进与材料性能的提升，又高度依赖于对其实际运行机理的系统性认知和精准理性设计。然而，受制于现有表征工具的局限，当前对电池运行行为的研究普遍脱离真实工况条件，难以捕捉关键反应过程中的本征特征。运行条件缺失、环境扰动等问题，极大限制了对材料真实状态的准确理解。更为严重的是，传统研究手段常对材料造成不可逆损伤，导致测试结果偏离客观规律，从而误导后续研发方向。

在此背景下，具备外场加载与工况模拟能力的电子显微技术，凭借其纳米尺度、高空间分辨率的优势，在能源材料研究中扮演着不可替代的关键角色。然而，现有商业化系统仍无法实现多物理场耦合下的动态观测，也难以在工况观测、高分辨率与系统集成性之间取得平衡。从底层逻辑来看，该领域高度交叉，融合了电化学、电子显微学、微电子系统等多个前沿学科。简言之，若能在不破坏电池运行状态的前提下实现高时空分辨原位观测，将为学术界和工业界带来颠覆性的认知跃迁，极大降低材料研发周期与投入成本。近年来，国内对扫描电镜和透射电镜的装备投入持续增加，总量跃居全球前列，但受限于关键配套系统的缺失，尚无成熟供应链能够实现真实工况下的稳定观测，行业需求与市场供给之间仍存在巨大鸿沟。

针对上述瓶颈，本项目开发了面向能源材料研究的“工况电化学显微分析系统”，包括高压力电池运行电镜观测平台、高空间分辨率观测芯片、人工智能辅助图像识别系统以及全链真空/惰性气氛转移系统。该系统首次实现扫描电镜大视野与透射电镜高分辨率的无缝衔接，样品在整个测试过程中全程隔绝空气暴露，真正打通了“电池真实工况 → 微观结构演化 → 多维数据分析”的技术闭环，弥补了市场在工况观测与无损转移领域的关键空白。通过实时追踪反应过程的微观演变，实现了“所见即所测、所测即所得”的精准分析，开创了新能源材料多场耦合表征的新范式。总体而言，该系统具备电学加载精准控制、兆帕级高压运行、复杂工况模拟（热、冷、力场）、原子级分辨率、材料兼容性强与操作安全性高等六大技术优势，涵盖观测系统、分析系统与转移系统三大模块，是原位/工况电子显微技术领域的重大突破。目前国内外尚无同类竞品，产品具有极高的自主定价权，成功开辟了原位电镜技术的“第二增长曲线”。针对本产品，目前已拥有1项国家发明专利、1项实用新型发明专利与1项美国发明专利的申请，并正逐步针对产品配套完善技术保护，形成坚实技术壁垒，项目技术具备显著的先发优势与优越的经济转化潜力。

本项目成果将面向高校、科研院所及高端制造企业，支撑国家重大科技任务及关键材料“卡脖子”问题攻关，推动原位/工况表征在基础科学与产业应用中的普及与提升。

动力与储能电池产业：适用于锂离子电池、全固态电池、钠电池等体系的材料研发与失效机理分析；实现正负极材料界面优化、固液/固固界面反应监测及工况条件下寿命演化与气体生成研究。

新能源材料与催化领域：支持电催化、光催化反应机理揭示（如 OER、CO2RR 等）；实现多相界面构筑与结构–性能关系研究；开展反应中间态识别与反应路径建模。

半导体与电子封装行业：用于芯片材料在热应力、偏压等外场下的结构演变追踪；支撑先进封装及界面失效机理研究；评估低维材料（如二维材料）在实际器件中的结构稳定性。

高分子与柔性电子材料：实现柔性器件在拉伸、弯曲等动态形变下的微观结构追踪；分析电子皮肤、电致发光及光电传感材料的微结构响应规律。

300万元，用于技术壁垒进一步建立与市场推广。