“在科技成果向產業化轉移的‘死亡谷’上架起一座鐵索橋。”走進松山湖材料實驗室，這句話便躍入視野。

這個位于大灣區綜合性國家科學中心先行啟動區東莞松山湖科學城的廣東省實驗室，于上個月迎來揭牌成立五周年，新園區正式投入使用。五年來，實驗室隊伍發展到超過1000人，四大核心板塊初具規模，成功布局十大科學研究方向，探索實踐出一套科研成果產業轉化體制機制。

五年前，乘著大灣區建設的東風，來自中科院、北京大學等院校的材料科學家們走向產業一線。松山湖材料實驗室副主任、鋰離子電池材料團隊負責人黃學杰正是其中一員。

黃學杰在中科院物理所從事鋰電池材料研究已有30余年。如今，他的工作更多是與新能源行業的企業家、工程師們打交道，推動其研發的第三代鋰離子電池材料走出實驗室，進入電池車間的生產線，支持電池企業提升產品競爭力，讓研究成果實現產業化。

2021年1月，松山湖材料實驗室發起成立能源材料與器件創新工場（下稱“創新工場”），在實驗室能源材料領域相關團隊和公共技術平臺的支持下，為新能源行業提供技術服務。兩年多來，創新工場已匯聚了廣汽埃安新能源汽車股份有限公司、欣旺達電子股份有限公司等近20家理事單位，部分企業還來到松山湖設立研發中心，新帶動了200多名工程師入駐松山湖。

在黃學杰和團隊的努力下，一種新能源材料科技成果產業化的新范式正逐漸成形——“打造松山湖能源谷，期待聚集萬名新能源研發工程師，歡迎更多的新能源企業加入。”

■■■第三代鋰離子電池如何煉成？■■■

走進創新工場鋰離子電池材料中試實驗室，幾千個紐扣電池樣品、上千個軟包電池樣品正日夜不停地進行充放電，此起彼伏的紅綠光點不停閃爍，以測試電極材料的技術性能。

這些測試電池中，大部分正極材料是鎳錳酸鋰，可用于最具商業化潛力的第三代鋰離子電池，成為新能源汽車的動力源，也可望用于戶用儲能電池。

隨著電動汽車進入億輛時代，一場對化石能源的革命正進入高潮。新能源已成為推動全球能源轉型的主力。目前新能源技術仍處于加速變革期，其中材料革新是新能源技術變革的核心和基礎。動力電池的成本占新能源電動汽車成本的50%左右，而鋰離子電池中，材料不僅決定了電池的性能，也占電池成本的50%以上。

“要讓電動汽車充電速度更快、充滿電后跑得更遠、售價更低，主要依賴于電池材料的變革。”黃學杰介紹，十多年前，第一代的錳酸鋰電池讓電動汽車批量進入市場，能量密度提升后的第二代磷酸鐵鋰和三元電池技術成為當今的市場主流。

黃學杰帶領的鋰離子電池材料團隊，正在推進以關鍵材料革新帶動的第三代鋰離子電池實現產業化。這支70多人的團隊以中科院物理所培養的科研人員為骨干，也不乏海外歸來的科學家，甚至還有從企業“挖”來的專家。經過四年多的努力，他們成功攻克了第三代動力電池正極材料及其在電池上的應用技術。

正極材料主要決定了電池的成本及能量密度，目前，團隊以高電壓鎳錳酸鋰正極材料和行業通用技術結合，石墨負極材料、電解液和隔膜基本不變，推出了第三代高電壓鎳錳酸鋰電池。相比目前占主流的二代普及型磷酸鐵鋰電池，第三代高電壓鎳錳酸鋰電池能量密度提升約50%，達到600瓦時/升，而每千瓦時電池的成本反而能降低30%。

此外，團隊還研發出了新一代的合金負極材料，與傳統石墨負極材料相比，具有高5倍以上的比容量、快充性能優等特點。結合高能量密度鎳酸鋰基正極材料，團隊正在研制比能量為1000瓦時/升的動力電池，在二代高端型三元動力電池的基礎上提升了50%的能量密度，單位瓦時成本預期也將明顯降低，“三元電池將來也有升級版”。

通過三年多的研發，目前第三代鋰電池材料技術已經成熟。去年開始，團隊著手進行動力電池的中試，預計明年將在部分車企率先使用。

第三代鋰電池材料在價格、性能上的優勢，將為新能源汽車產業帶來質變。對此，黃學杰充滿信心：“早在5年前我們就做出判斷，到2025年前后，電動汽車將在性能和經濟性等方面全面超越燃油車。”

■■■讓科技成果轉化無縫銜接■■■

數據顯示，2022年廣東省新能源汽車總產量接近130萬輛，同比增長約140%，約占全國總產量18%。這意味著全國每6輛新能源汽車有一輛是廣東造，每分鐘便有約2.4輛新能源汽車駛下生產線。在鋰電池制造上，珠三角更是占據了全國總產量的一半。

廣闊而優良的產業基礎，為科研成果的產業化提供了土壤。但同時，行業慣性、創新成本、技術的不確定性，也束縛著一些企業的手腳，讓它們“不敢”“不愿”創新。

以鋰離子電池材料團隊面臨的情況來說，雖然已研發出了三代電池材料，但動力電池生產對穩定性要求較高，目前行業大規模生產的仍是二代電池，企業對引入全新的主要材料和改變部分工藝存有顧慮。

為了讓企業適應新技術、增加變革信心，黃學杰的團隊已開始幫助企業先走半步，即先將三代電池的部分材料技術運用到二代電池上，使得二代電池的能量密度提升10%—20%，成本降10%左右。

二代升級、三代研發“兩條腿”走路，黃學杰將產業化的過程形容為：“不能只盯著做高級蛋糕，饅頭也可以加上糖心升級。”

在他看來，實驗室搭建了一段“鐵索橋”，做了中試工作，把科研成果往產業化方向推了一大步，但中試技術離大規模生產仍存在距離。“以往給企業送去好材料，常常是幾個月都沒有下文。受困于試驗中的技術、工藝適應等問題，產品研發人員一旦遇到困難就難以繼續研究測試工作。”

“新一代動力電池要請企業同行去做大規模生產。”黃學杰知道，如果沒有能做出好電池的企業合力推進，那么研發出前景再好的材料也不能發揮大作用。

如何進一步打通科研與產業化的通道？開放研發資源、搭建行業服務平臺，成為實驗室的破題之道。2021年1月，瞄準新能源創新生態建設這一終極目標，創新工場應運而生。自誕生之日起，創新工場便“野心勃勃”——聯合新能源產業鏈上下游企業、科研院所及投資機構等社會力量，搭建起資源共享和合作創新的平臺。

“我們邀請企業同實驗室合作，在松山湖建設研究機構，派駐大批工程師。依托材料實驗室的科研設備，各企業可先在中試生產線上做研發，同時建設試驗生產線出產品。我們的研究人員和工程師一同解決問題，共同做好成品電池。成品通過客戶驗證后，工程師再把技術、人才和客戶帶回企業，這樣進行大規模生產的阻力也就小了。”黃學杰說，“這是真正的無縫銜接”。

■■■形成開放生態走向全球市場■■■

“參觀當天我們就決定加入創新工場，希望能跟隨松山湖材料實驗室的腳步共同進步！”再憶起與創新工場結緣的經過，常州市納科諾爾精密軋制設備有限公司（下稱“諾爾精密”）總經理付博昂用“震撼”形容。

作為國內鋰電行業輥壓機龍頭企業負責人，去年12月，付博昂受邀參觀創新工場，覆蓋全、數量多的項目讓他印象深刻，“這里注重研發、凝聚力強，行業先導性特點顯著”。

對于諾爾精密來說，松山湖材料實驗室的“加分項”還在于優秀科學家的前沿想法。對于企業來說，實驗室的“外腦”助力無疑是“雪中送炭”。“沒想到關注技術突破的科研機構，還會如此重視產業轉化。”付博昂說。

今年，他們還將增派工程師中的精兵強將駐點，基于鋰電前段產線的設備進行工藝升級探索，“希望在研發迭代模式下，兩年內轉化更好的項目并投入市場，對此我們滿懷信心。”付博昂說。

鋰離子電池材料團隊“走出去”“請進來”，包括諾爾精密在內，已有8家企業將其產品研究院落地松山湖，已派駐了200多名工程師，圍繞第三代電池進行各自定制化的成果轉化和中試工作。

“好比大學里，學生們都躲在宿舍晚自習的效果肯定不好，聚在圖書館里大家可以相互學習、激發思路。”就像華為在松山湖集聚了萬名研發人員一樣，創新工場希望今年能聚集千名新能源領域工程師，到2030年這一數量能達到萬名，“現在不僅電池生產企業愿意來松山湖，上下游企業的加入意愿也很強烈，包括電池生產裝備頭部企業。”

這些天，黃學杰忙著準備5月的第十五屆中國深圳國際電池技術交流會/展覽會。在這場代表全球電池產業風向標、匯集2400多家全球電池界展商的盛會上，他將向企業家、行業科學家介紹第三代鋰離子電池技術研發、應用的最新進展。同時，團隊還在推動一個國際合作項目，為汽車主機廠提供技術，就近配套本地化供應需求。

“我們努力形成一個開放的生態，共同推動第三代動力電池走向全球市場。”黃學杰說。