制造强市 科创赋能|动力电池如何更高效更省钱?在松山湖找到新答案
发布时间: 2023-10-07
编者按
8月22日至24日,中共中央政治局常委、国务院总理李强在广东调研。在松山湖材料实验室,李强察看了新产品新技术演示,希望进一步推动产学研深度融合,努力在关键核心技术攻关突破上取得更大进展。
9月6日,松山湖2023年第23次党工委会议召开,传达学习李强总理在广东调研时的讲话精神及省委常委会、市委常委会会议精神,研究园区贯彻意见。
近年来,松山湖以建设大湾区综合性国家科学中心先行启动区(松山湖科学城)为契机,充分发挥东莞“科技创新+先进制造”城市特色及优势,构建科技成果转化全过程全要素全链条创新服务体系。
近期,创新松山湖推出“制造强市 科创赋能”系列策划,梳理松山湖科技成果转化机制及经验模式,讲述松山湖材料实验室等新型研发机构如何推动科技成果高效转移转化,支撑东莞新材料等战略性新兴产业高质量发展的新故事。敬请垂注!
对于广大准备购置新能源汽车的消费者而言,明年年底将有个重要利好:第三代锂离子动力电池驱动的电动汽车将与大家见面,和今天占动力电池市场份额三分之二以上的磷酸铁锂电池相比,该电池体积能量密度高50%,即车辆满电续航里程增加50%,安全性好,同时度电成本大幅度下降,将为产业链打开利润空间。
这将是一次新能源汽车动力电池发展史上的重要提升,主要归功于即将投入使用的第三代高电压镍锰酸锂正极材料。自2005年起,中国科学院物理研究所便着手开展第三代电池材料的研究。据材料实验室团队相关负责人介绍,目前,第三代材料已完成材料中试,电池中试也即将完成,第三代电池有望在2024年底由部分车企装车试用。

“在科技成果向产业化转移的‘死亡谷’上架起一座铁索桥。”秉承这一理念,多年来,松山湖材料实验室聚焦新能源、高端制造、节能减碳、半导体等东莞市重点发展的战略性新兴/未来产业方向,以“关键核心材料+创新平台资源”供给为牵引,吸引了整合产业链上下游各类相关产业要素向东莞集聚,构建产业链创新生态,形成了能源材料、节能减排、半导体材料、高端制造等新兴产业集群内核。从材料创新突破到产业集群培育,实验室逐步探索实践出一套科研成果产业转化体制机制。

以关键材料革新带动
第三代锂离子电池即将实现产业化
五年前,乘着大湾区综合性国际科学中心建设的东风,来自中国科学院、北京大学等科研院校的材料科学家们走向产业一线,而黄学杰正是其中一员。在中国科学院物理研究所从事锂电池材料研究已有30余年的黄学杰,来到松山湖后的工作更多是与新能源行业的企业家、工程师们打交道,推动其研发的第三代锂离子电池材料走出实验室,进入电池企业的生产线,支持电池企业提升产品竞争力,让研究成果实现产业化。
目前新能源技术仍处于加速变革期,其中材料革新是新能源技术变革的核心和基础。动力电池的成本占电动汽车成本的40%左右,而锂离子电池中,正极材料不仅决定了电池的主要性能,也占电池成本的50%左右。

“要让电动汽车一次充电行驶里程更长、经济性更优,主要依赖于电池材料的变革。”黄学杰介绍,十多年前,锰酸锂电池让电动汽车批量进入市场,是第一代,能量密度提升后的第二代动力电池即磷酸铁锂和三元电池是当今市场上的主流产品。
黄学杰带领的锂离子电池材料团队,正在推进以关键材料革新带动的第三代锂离子电池实现产业化。这支60多人的团队以中国科学院物理所培养的科研人员为骨干,也不乏海外归来的科学家,还有从企业“挖”来的专家。经过四年多的努力,团队成功攻克了第三代动力电池正极材料及其在电池上的应用技术。目前,第四代动力电池材料的研发已在着手准备中。
松山湖“能源谷” 逐渐成型
多项关键材料创新成果成绩斐然
“参观当天我们就决定加入创新工场,希望能跟随松山湖材料实验室的脚步共同进步!”去年12月,常州市纳科诺尔精密轧制设备有限公司总经理付博昂作为国内锂电行业辊压机龙头企业负责人,受邀参观松山湖能源材料与器件创新工场,覆盖全、数量多的扎堆项目让他印象深刻,“没想到关注技术突破的科研机构,还会如此重视产业转化。”

自建设之初,松山湖材料实验室便在新能源材料领域引进了锂离子电池材料团队、柔性及锌基电池团队、高效晶硅电池团队等多个新能源创新团队,在下一代动力电池关键正极材料等领域取得了多项关键材料创新成果,利用公共技术平台的科研设备共享资源,形成了国内一流的新能源材料创新能力。
为支撑东莞市新能源产业发展,实验室于2021年1月发起成立能源材料与器件创新工场(下称“创新工场”),在实验室能源材料领域相关团队和公共技术平台的支持下,为新能源行业提供技术服务,并不断吸引新能源优质链条企业落地东莞建设企业研究院、科技成果转化平台等机构,同时也为东莞市现有新能源相关企业开展深度研发合作。
通过一系列“走出去”“请进来”, 两年多来,创新工场吸引了一大批意向在松山湖设立研究机构的新能源上下游企业,并汇聚了广汽埃安新能源汽车股份有限公司、欣旺达电子股份有限公司等20多家理事单位,部分企业如米开罗那、埃克森等已落地松山湖创新创业社区注册成立研究院,利用现有条件迅速搭建研发平台。

除了与上下游企业共推第三代动力电池,并在材料实验室中试线上直接做产品研发,企业还可以借用创新工场的设备,将部分三代电池的技术、新材料应用到二代电池的改良上,部分电池企业很快开发出新产品,并已取得了一定收益。
“我们不是要成为电池厂的竞争者,我们是通过新技术推广工作,服务于行业,希望赋能所有的电池厂。”黄学杰说,在各方的支持下,一种材料科技成果产业化的新范式正逐渐成型。“创新工场的机制是要在这个大行业迭代升级的关键时刻,聚集全产业链的力量推动第三代动力电池产业化。我们期待未来几年能够聚集产业链企业的大批新能源研发工程师,共同打造松山湖的‘能源谷’。”

接下来,松山湖材料实验室将加快升级能源材料创新突破的“松湖模式”,基于新能源研发生态,集聚一批高新技术企业及数以千计的新能源工程师和管理人员,助力东莞市打造成为我省乃至我国重要的新能源技术策源地与产业高地。
“希望未来能有更多电池企业加入到这一进程之中。”黄学杰表示,“目前市里已经提供了非常好的条件,我们希望更多企业的研发机构能把握落地的机会,尽快开发出性能经济性大幅度提升了的新一代电池,为新能源汽车的竞争力提升和地区经济的高质量发展作出贡献。”
出品:松山湖融媒体中心
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