《中国科学报》报道 经过15年的产学研合作,磷酸铁锂动力电池技术逐渐完备,中国慢慢的变成了磷酸铁锂电池制造及应用世界第一大国,磷酸铁锂动力电池已在电动大巴、电动物流车、乘用车上得到普遍应用,以磷酸铁锂为动力的电动大巴还出口到美国、日本、欧洲和大洋洲。
日前,上海交通大学化学化工学院教授马紫峰牵头完成的“磷酸铁锂动力电池制造及其应用过程关键技术”项目获颁2018年度国家科技进步奖二等奖。该领域有关人员认为,这项成果的重要意义在于,它为如何更好地开展产学研合作、推动科技成果转化为现实生产力提供了很好的启示。
马紫峰团队在长达15年的产学研合作中,合作企业遍及苏浙沪,可谓长三角“兄弟”一起走。
磷酸铁锂是国际公认的一类可持续发展的动力锂电池正极材料。自上世纪50年代被发现以来,世界各国科学家对其电、磁特性进行了系统研究,在上世纪60年代通过物理法或化学法合成出高纯磷酸铁锂样品。1996年,磷酸铁锂被应用于动力锂电池研究。然而,要实现磷酸铁锂大规模应用,必须建立吨级生产能力的制造工艺与装备。
马紫峰等人分析了诸多知名国际企业合成工艺,发现这些反应过程会产生一氧化碳、氨气等有害化学气体,而且烧结时间长、能耗大。为降低生产所带来的成本、减少生产的全部过程的污染,研究人员提出了一个磷酸锂铁合成新反应,制备出了新结构正极材料。2004年,马紫峰团队携带着磷酸铁锂合成新方法,与浙江横店东磁合作,开发磷酸铁锂正极材料。
该项目在2006年浙江省科技成果转化项目资助下,建成了300吨/年全流程合成的磷酸铁锂中试线,并与上海德朗能电池公司合作开发出电动车用磷酸铁锂电池,为大规模生产线建设奠定了良好的基础。
以往与企业最常见的合作模式,是高校、科研院所专家有了专利技术后,与某企业达成转让协议,由企业实施转化。这种方式往往是“一锤子买卖”,之后的路也未必能走通。
另一种合作模式,是企业给予科研人员横向课题经费支持,双方一同走下去。这种中长期协作关系更具有持续性,但也只是“一对一”关系。
马紫峰开始盘算:一个科研团队的成果多为小系统工程,各个子系统最适宜的转化路径并不一致,所以单靠一家合作伙伴、“一条路走到底”很多时候不是最佳方案。在与企业合作中,科研人员怎么来实现成果应用价值的最大化?
上海交通大学相关负责人告诉《中国科学报》,马紫峰团队是国内具备极其重大影响的电化学能源技术创新团队,提出了基于磷酸铁的磷酸铁锂合成新反应,其技术应用开发前景广阔。上海交通大学和马紫峰团队也在技术探讨研究与应用开发过程中,灵活处置,主动出击,走出了一条“一对多”转化之路。
2007年,马紫峰作为首席科学家,主持国家“973”计划“电动汽车用低成本、高密度蓄电体系基础科学问题研究”项目,为磷酸铁锂电池的产业化发展注入新的活力。通过“973”项目,上海交通大学联合清华大学、复旦大学和厦门大学等单位,与比亚迪等企业组织磷酸铁锂材料及其应用技术开发。
2010年,为拓展磷酸铁锂应用领域,马紫峰团队与比亚迪合作,获得上海市科委重大科技专项,开展磷酸铁锂电池储能系统低成本化关键技术探讨研究,使磷酸铁锂电池的应用领域从新能源汽车向智能电网储能系统拓展。
马紫峰等人还在校企合作基础上,以创业方式来进行科技成果转化。上海交通大学将他们团队发明的磷酸铁锂合成新技术专利整体转让,组建了中聚电池研究院,将专利许可给多家企业实施,并发展出一批新的专利技术。
通过战略合作,上海交大组建上海中聚佳华电池科技有限公司,把2项核心发明专利权转让给上海中聚,并授权给江苏乐能等公司实施。通过技术转移与孵化,推动比亚迪、江苏乐能、上海凌翼动力等动力锂电池生产企业未来的发展与壮大。
2014年,在江苏省企业创新与成果转化专项资助下,江苏乐能建成25600吨/年的纳米磷酸铁锂生产线,产品应用于比亚迪、宁德时代等众多知名电池企业。作为项目首席专家,马紫峰被授予“江苏省双创人才”称号。
2015年LFP电池进入快速发展阶段,占当年我国动力锂电池市场的69%,有力推动了我们国家新能源汽车和储能产业快速发展。
“磷酸铁锂动力电池制造及其应用过程关键技术项目”是通过紧密产学研合作形成产业突破的典范案例。”上述相关负责人告诉《中国科学报》。
经过15年的产学研合作,磷酸铁锂动力电池技术逐渐完备,中国慢慢的变成了磷酸铁锂电池制造及应用世界第一大国,磷酸铁锂动力电池已在电动大巴、电动物流车、乘用车上得到普遍应用,以磷酸铁锂为动力的电动大巴还出口到美国、日本、欧洲和大洋洲。
马紫峰团队研发的磷酸铁锂动力电池技术何以“条条大路通罗马”,实现了跨区域多元转化?
上海市科委领导表示,“磷酸铁锂动力电池制造及其应用过程关键技术”的成功研发,重点是打破行政和行业界限,跨越两省一市,从方法、材料到商品、产业,实现多环节打通,这种多向度、多层次的转化之路,为高校院所成果转化提供了经典案例。