锂电池的创新在核心技术的突破情况下有望实现

中国科学院战略性先导科技专项“变革性纳米产业制造技术聚焦”团队13日在北京宣布，经过5年协同攻关，专项在长续航动力锂电池、纳米绿色印刷、纳米催化、健康诊疗及饮用水等产业领域形成了一系列纳米核心技术创新，吸引和带动社会资本投入超过50亿元。

在长续航动力锂电池方面，专项开发的多款动力电池单体电芯能量密度达到300瓦时/千克以上，居世界先进水平，目前正在进行电池组集成优化，为装车演示做准备；开发的锂电池关键材料均已进入中试阶段，已供货30多家电池与电动汽车等企业并形成合作关系，初步形成了产业影响；在高能量密度锂离子电池新一代正负极材料、固态电池、锂硫电池、高水平动力电池失效分析技术方面，取得了大量原创成果，为我国下一代动力电池发展奠定了重要基础。

中科院五年前启动“变革性纳米产业制造技术聚焦”战略性先导科技专项（简称“纳米先导专项”），针对新能源动力汽车、绿色印刷、能源、健康等领域的国家重大需求和行业迫切需要解决的关键技术问题，通过一系列研究攻关，实现相应纳米材料的规模化生产和应用，推动相关行业的发展。“纳米先导专项”首席科学家——国家纳米科学研究中心研究员王琛１２日介绍：“我们通过这项努力，实现纳米技术从基础研究的突破，到变革性产业技术的跨越，打通‘最后一公里’，促进了我们纳米技术创新链和产业链的精准对接。在长续航动力锂电池、纳米绿色印刷制造以及纳米健康技术方面的进展，都体现了我们纳米科学从基础研究开始，到关键材料体系、关键技术的攻关以及工艺装备、系统集成方面的这些努力，最终实现了它的产业化、规模化的应用，同时在环境、社会以及经济效益方面都取得了很显著的进展。”

在纳米绿色印刷方面，研究人员突破国际上通行的感光制版技术思路，发展了纳米绿色印刷制版技术；突破传统版材电解氧化的工艺路线，建成世界上首条无电解氧化工艺的600万平方米纳米绿色版基示范线；突破水性油墨难以用于塑料包装印刷的国际难题，实现绿色水性塑料印刷油墨的关键技术突破；从源头解决了制版工艺高危废水排放、版基生产电解废液/废渣/VOC等排放的历史性难题，形成了包括“绿色版材、绿色制版、绿色油墨”在内的完整的绿色印刷产业链技术。

在纳米健康技术方面，将“纳米健康技术”成功应用到体外诊断产品和纳米药物制剂开发领域中。专项研发了多项具有完全自主知识产权的体外诊断关键技术。其中，炎症纳米微流控免疫检测芯片，将三种炎症标志物进行联合检测，能够快速区分细菌感染和病毒性感染，判断感染所处的阶段，为科学、有效使用抗生素提供依据。此外，研发新型的“肿瘤捕手”技术基于高亲和力磁颗粒—多肽纳米材料，实现了对循环肿瘤细胞的高效富集和检测，产品性能显著高于国内外同类型产品。在药物研发方面，完成多项纳米药物制剂的初期研发工作，部分样品已进入临床审批环节。

对于具体的应用，国家纳米科学中心高级工程师沈海滢举例介绍：“大家都知道人体内一些生物分子，比如说蛋白质、核酸，都是在纳米这个尺度上的。那么我们就希望利用纳米材料在结构以及功能上的一些特殊性质，来实现对这些生物分子进行捕获、识别和读出，推进纳米技术在体外诊断方面的应用研发。”

沈海滢透露，相关研究团队在纳米体外诊断技术、结核病诊断技术、肿瘤检测技术以及药物制剂研发方面都取得了进展，未来还会继续推进相关医疗器械的注册审批以及更多的医疗产品进入市场。这对于改善民众健康具有重要意义。“经过这几年的努力，我们已经将实验室的一些技术进行产业化开发，获得了一些技术突破。通过国家食品药品监督管理总局组织的注册检测、临床实验、体系考核，多款产品已经获得了医疗器械证书。可以说，实现了纳米技术从实验室走向市场。

在现代高技术产业的发展中，标准发挥着越来越重要的作用。围绕纳米制造产业化过程的关键标准和规范的制修订，专项主导制定8项ISO/IEC国际标准（2项已发布实施，6项在研）和30余项国家标准，涵盖了纳米储能材料、生物富集用磁性纳米材料、催化剂载体用氧化物纳米材料等体系，涉及热重、红外、荧光光谱等多种方法，并制定系列纳米技术健康环境标准，提升了我国纳米产业标准化水平，增强了我国在纳米技术国际标准领域的话语权，为我国纳米领域市场健康发展和国际贸易奠定基础。

此外，甲烷无氧制烯烃和芳烃技术，成功构建了晶格限域的单铁中心催化剂，使甲烷分子在催化剂表面可控解离，实现了甲烷直接活化和定向转化，破解了甲烷选择活化这个化学领域的百年难题， 为碳基资源的高效、清洁利用开辟了新途径，在国际学术界和产业界形成了重大影响。

纳米科技是上世纪末开始兴起的新兴学科，中国就此与国际同步进行了科研布局。据中科院重大科技任务局副局长齐涛介绍：“纳米科技在我国的发展速度应该说是领先国际的。比如，１９９７年与纳米相关的SCI论文中只有６%涉及我国作者，从２０１１年开始则超越美国而居世界首位，一直到现在；在纳米科技论文被引次数、高影响力论文以及专利方面，也呈现了类似的迅猛发展态势。”

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“变革性纳米产业制造技术聚焦” A类战略性科技先导专项于2013年4月25日审议通过并开始实施。专项针对我国在能源、先进制造、人口健康等领域迫切需要解决的关键科学技术问题，系统布局了动力锂电池、绿色印刷、纳米器件、体外诊断等8个板块共17项研发任务。