
5月19日,长三角大科学装置(光源类)联盟产业对接会在科大硅谷核心区中安创谷举行。会上,中国科学院物理研究所研究员李泓在主旨报告中指出,在电芯内部,锂离子迁移路径变化、电极界面退化、微量杂质检测等复杂过程,常规设备难以实时捕捉,需要依靠同步辐射和中子散射等技术手段。
此次会议由长三角大科学装置(光源类)联盟(下文简称“联盟”)主办,中国科学技术大学国家同步辐射实验室、科大硅谷公司承办。来自政府、高校、科研院所及新能源、储能、汽车等领域的近百位代表齐聚一堂,共商大科学装置赋能产业创新之路。
《徽商》全媒体记者了解到,这是联盟自成立以来召开的首场产业对接会,聚焦储能电池行业,并将会议选址在安徽合肥。从上午的前沿报告到下午的圆桌对话,这场持续一天的会议核心目标清晰而直接——通过联盟运作机制创新,搭建光源类装置与储能行业龙头企业的对接平台,促进跨区域、跨领域创新要素融通协作,助力企业攻克“卡脖子”难题。
以飞秒级尺度观测电池原子级动态
光源类大科学装置包括同步辐射光源和自由电子激光装置,被誉为“前沿科研的眼睛”。“发光”是光源的主责主业,从这里产生的X射线亮度是普通X光机的几十亿倍,如同一台“超级显微镜”,让微观世界“纤毫毕现”。
凭借高亮度、波长连续可调、高相干性等优势,光源能够做到常规表征手段难以完成的原位、实时、高分辨观测。联盟理事长、上海科技大学校长封东来在会上指出:“常规仪器需要采集几个小时的数据,光源可能只需要几分钟,甚至在自由电子激光装置中,可以实现飞秒级(1飞秒等于一秒的一千万亿分之一)的时间分辨,观测电池材料原子级的动态过程。”
无论是锂电池充放电过程中的离子迁移,还是电极材料的晶格结构表征、隔膜材料中轻元素体系的化学价态研究,这些决定电池性能、寿命与安全性的核心问题,都可以在光源上实现原位、动态的精准捕捉。
“通过人为引入杂质离子,结合同步辐射技术可精确界定杂质的安全阈值,帮助企业在量产阶段有效筛除缺陷样品,确保出厂产品合格。”站在企业角度,合肥国轩高科工程研究总院副院长张峥则用三个关键词概括了光源对电池研发的价值:
一是“唯一性”。企业实验室虽有众多高端检测设备,但单体设备能量有限。而同步辐射光源占地直径超200米,能产生极高能量的光子,这种资源不可替代。
二是“广泛性”。光源通过产生光、电子、磁场等,能够对正极、负极、电解液、隔膜等各类材料,包括有机物、无机物,液体、固体,进行多维度分析,应用领域极为全面。
三是“高效性”。很多电化学过程此前无法认知,同步辐射技术能帮助企业“看见”问题所在,从而反推材料与工艺设计。“知道问题就是解决问题的一半”,这正是国轩高科与中国科大共建创新电池联合实验室的基础。
5月17日,国轩高科在公司第15届全球科技大会上发布第五代磷酸铁锂全场景电池——G刻二代超级快充乘用车电池及G擎超长寿命乘商储电池。据张峥透露,国轩高科第五代磷酸铁锂全场景电池材料的微观结构设计,正是通过与中国科学技术大学国家同步辐射实验室联合实验优化完成的。
《徽商》全媒体记者注意到,本次对接会的企业名单呈现出鲜明的全链条特征:上游材料领域有中科固能、璞泰来等,中游电芯企业包括宁德时代、国轩高科、亿纬锂能、万向一二三等,下游应用则汇聚了奇瑞、比亚迪等整车龙头。此外,阳光电源储能技术研究所作为储能系统集成代表,爱意果园等投资机构、科大硅谷等科创服务平台也名列其中。这一布局打通了从基础研究、技术攻关到中试验证、规模化生产的完整创新链条,使大科学装置资源能够精准匹配企业在不同研发阶段的实际需求。
汇聚全国超七成光源,“照亮”企业研发路
长期以来,大科学装置主要面向基础科研,以每年开机约7000小时的上海光源为例,作为世界上最繁忙的同步辐射光源,机时长期供不应求,但是企业用户占比不高。
“过去产业界不懂同步辐射,科研人员也不清楚企业需求,双方80%的时间都花在沟通理解上。同时,在全国光源机时也十分紧张。”张峥对此深有体会。
以往,这类大科学装置主要用于基础研究。如今,越来越多的企业需要用它们“照亮”产品研发,长三角大科学装置(光源类)联盟由此应运而生。
2025年12月,联盟在安徽合肥正式成立,遵循“开放共享、协同创新、优势互补、合作共赢”的工作原则,致力于提升长三角光源类大科学装置的运行效率和开放共享水平。
“让企业带着问题来,带着答案回去。”据封东来介绍,联盟成立以来,已整合上海光源、合肥光源、上海软X射线自由电子激光、合肥先进光源、上海硬X射线自由电子激光等世界级大科学装置资源,形成高能、中能、低能全覆盖光源体系。同步辐射超高亮度、波长连续可调,自由电子激光超快、高相干的独特优势,能捕捉电池材料原子级动态过程,为储能材料突破提供不可替代的科学支撑。联盟将通过与企业开展联合攻关、共建标准等方式,推动光源技术从科研手段变为产业标配。
中国科学技术大学教授、国家同步辐射实验室主任刘啸嵩在接受《徽商》全媒体记者采访时表示,作为大科学装置最为集中的区域,长三角地区同时拥有上海张江、安徽合肥两大综合性国家科学中心,也正在成为国际光源类装置最集聚的区域之一。
据刘啸嵩介绍,目前,上海光源共拥有38条光束线,合肥光源已建成11条光束线。与此同时,浙江、江苏正通过共建或本地新建方式扩展同步辐射能力。整体来看,长三角地区的光束线数量已占全国总量的70%以上。
值得关注的是,正在建设的合肥先进光源目前基建已基本完成,今年3月已启动设备安装,首批规划建设10条光束线,预计2028年上半年向用户开放试运行,2028年年底完成竣工验收。到“十六五”期间,合肥先进光源争取建成35至40条光束线,届时长三角地区光源线站总量有望接近100条。
此前,浙江省金华市与合肥光源共建的全国第一个软X射线散射实验站——金华线站,主要面向企业的材料研发需求,目前已接待企业用户课题10余项,同时最新成果近期登上《Science》期刊。这种地方政府、科研机构、企业三方协同的模式,正在被联盟总结推广。
联盟正推进多项机制创新,如共建联合实验室,设立“揭榜挂帅”项目;推动装置数据共享和方法学协同;用户提交一次机时申请,即可在多个光源的不同线站开展实验……这些探索的核心指向同一个目标——加大面向企业开放力度,最大程度发挥装置效能。
中科固能新能源科技有限公司位于溧阳的硫化物固态电解质产线年产能已达110吨,计划今年实现数十吨级的出货量。在中科固能新能源科技有限公司董事长吴凡看来,溧阳与合肥光源相距很近,未来在应用同步辐射光源进行研发方面,具有天然的地理便利和合作潜力。而联盟搭建的平台将产业需求、科研力量和光源表征技术三者有机联结,将极大加速下一代固态电解质材料从实验室走向产业化。
谈及企业距离全固态电池大规模量产时日,吴凡给出了明确的预期:“2027年达到国内千吨级需求,2030年达到3万到5万吨级。”这个时间表放在这里,意味着未来几年,长三角的大科学装置不仅要“看得更清”,还要“转得更快”——把微观世界里的科学发现,更快地变成产线上的一只只电池。
安徽省发展改革委副主任、党组成员刘文峰表示,今年安徽省政府工作报告明确提出建设“1188”现代化产业体系。其中,10个新兴产业中包括新能源与绿色低碳领域,10个未来产业中包括氢能及核聚变能方向。对接会聚焦新能源、储能领域,与安徽“1188”产业体系高度契合,安徽将进一步发挥大科学装置的资源优势,持续强化技术攻关和产品迭代,着力提升电池产品的能量密度与核心竞争力,筑牢产业高质量发展的根本基础。
作为此次活动的承办单位、长三角大科学装置(光源类)联盟的办公室单位,科大硅谷公司将全力当好联盟的服务员,积极建设贯通式公共服务平台矩阵,通过整合全市重点产业公共服务平台资源,促进技术供需双向联动,助力更多优质科技成果“沿途下蛋”“落地生金”。
下一步,联盟将围绕更多领域,举办系列产业对接活动,推动长三角地区光源类大科学装置共建共享,持续打通大科学装置与市场需求双向通道,全面推动光源技术成果走出实验室、走向生产线、融入产业链,为长三角培育新质生产力、构建现代化产业体系、打造具有全球影响力的长三角国际科创中心提供坚实支撑。(《徽商》全媒体记者 吕品田)
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校对:张涛