锂电池热失控如何找到气凝胶“破壁”合作?|“纳米服务团”探路科技创新转化新路径

发布时间:2023-12-04 作者:上海科技

近日,河南省许昌市科协协同区域企业发布了一张产业英雄榜,其中某新能源汽车厂商提出一项技术难题:由于温度过高,锂电池热失控可能会导致汽车安全性风险。上海纳米服务团承接了这一需求,并为其顺利对接了气凝胶材料研究专家——同济大学教授沈军团队,协同帮助企业解决产业难题。接到许昌市科协有关锂电池热失控的这一技术需求,纳米服务团经过专业解析认为,这是锂电池器件的产业技术共性痛点问题,也是系统问题,一方面需要从新兴纳米电极材料的选择上进行技术对接,另一方面也可以从提高电池系统散热效率等系统制造角度提供解决方案。

从新能源到气凝胶,

两个门类不同、差别极大的行业,

何以在纳米服务团的搭桥牵线下

破壁合作?

纳米中心主任刘彦伯表示,

科技成果转化不仅需要

为各种创新要素资源

搭建对接交流平台,

更需要专业的技术服务机构,

对技术需求进行精准解析,

以及对技术供给的成熟度

进行准确研判。

如何突破横亘于

实验室与市场之间的阻碍,

提升科技成果转化率,

是产业发展的核心问题之一。

深耕纳米技术研发、

应用与转化20多年,

上海市纳米科技与产业发展促进中心

(以下简称纳米中心

通过需求端与供给端协同共进,

探索出一条

纳米科技成果转化的新路子

继今年纳米中心获批科创中国纳米技术专业科技服务团(简称纳米服务团)项目,纳米中心以区域产业需求牵引科技供给,以前瞻性、突破性科技供给创造有效需求,成为专业领域创新转化的一个示范样本。

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为市场找技术,

以专业化提高服务精准度

纳米中心从事纳米技术研发管理和服务20余年,拥有自己的纳米核心技术实验室和博士后工作站,培养了一支高级科技服务专家团队。对企业提出的技术需求,纳米中心会从精准度、可行性以及产业共性程度等方面进行分析,凝练技术关键点并给出最适合的解决方式,如匹配适合的技术专家、或者组织领域专家进行联合研发等。通过这样的专业服务,能够大大提高科技成果转化的精准度和效率。

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气凝胶是目前世界上导热系数最低的固态纳米材料,是最好的隔热材料。因此,纳米服务团找到沈军教授,详细分析了动力电池系统热失控的产生机制,并针对性提出,有必要在电池单体之间新增隔热板,减缓热失控的传播速度,为采取进一步的消防措施争取时间。

于是沈军课题组联合气凝胶生产企业一起进行研发,开发出锂电池单体芯片隔热垫产品,经测试是当前新能源汽车及动力锂电池最薄最高效的保温隔热材料,有效解决了该新能源汽车的技术难题。

凭借在纳米技术领域的专业科研和服务能力,纳米服务团正在精准服务全国各地产业需求,陆续与哈尔滨新区、西咸新区、嘉兴市、常州市等地开展产业需求对接和专家问诊把脉行动。

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为技术找市场,

5名院士、百项纳米技术入库

纳米技术作为战略性新兴前沿技术,目前已成为支撑我国经济高质量发展的重要技术领域,在新能源、医疗器械、智能技术和航空航天等多个领域均具有重要应用场景。上海是我国开展纳米技术研发专项行动计划、成立专业推进服务机构最早的地区,经过20多年的培育和发展,已成为全国纳米技术产业主要的创新策源地技术供给者

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此次,纳米技术专业科技服务团是基于纳米中心在纳米科技领域长期从事科技管理和服务的专业积累而组建的。服务团成立伊始,就聚合了人才、聚集了人气,得到了上海纳米业界专家的大力支持。赵东元、施剑林、朱美芳、樊春海、刘昌胜等5位科学院院士积极入团,发挥了引领示范作用。

纳米服务团以组团的方式,形成合力促进纳米技术成果转化。目前,纳米服务团5名院士的带头下,已吸引50余名专家入团,北京、哈尔滨、西安等地专家也纷纷加入。

针对能创造未来产业的新技术,纳米服务团从供给端发力,目前已收集整理纳米技术成果100多项,积极推动形成企业为主体、产学研高效协同深度融合的创新体系。

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纺织行业曾被列入低端产业,但纺织行业的技术进步从未停止,利用纳米技术改性的纺织纤维不仅具有新功能,而且还智能化,开始成为产业的新宠

东华大学侯成义研究员开发了具有高导热、高红外辐射、高半导体制冷效率、高灵敏温度感知的复合纤维与服装材料体系,形成温度感知与反馈一体化的智能服装系统,同时满足智能调温服装透气透湿、轻量化、低成本、低能耗的需求。在零能耗情况下,新纤维材料实现5.4℃的降温效果,在超低能耗下,服装系统实现12℃的降温效果。

智能化纳米纤维已与安踏集团签订合作合同,并在江苏、福建等地与传统纤维产业结合,创造性地开发新的市场需求。

此外,科技成果转化过程中还有一个很大的痛点,就是信用问题,双方相互提防,专家怕技术被企业无偿拿走,企业家也担心专家知道自己的技术秘密,双方都缺乏信任度。专业科技服务团是国家支持的公益服务渠道,通过科协组织连接起科技工作者、地方政府和企业,对接的资源优质、信用有保障,大大提升了科技服务经济的效率。


以转化促科研,

精准捕捉行业趋势

科技服务不只是纳米中心的重要职责,也是我们了解市场需求的重要渠道。刘彦伯表示,作为纳米行业共性技术的研发平台,纳米中心通过对接企业技术需求,以转化促科研,精准捕捉行业未来的发展趋势,提前布局、抢占机遇。

增材制造被认为是第四次工业革命最具潜力的产业方向之一,过去十年,该产业在材料、装备及航天工业领域获得突破性发展。行业专家一致认为,未来增材制造产业发展的规模和潜能取决于材料的性能。

纳米中心早在2013年就在该领域实现了提前布局,中心作为项目的牵头组织单位,组织复旦大学、上海联泰和第九人民医院等单位开展产学研合作攻关,开展3D打印材料的工艺验证试验研究。

目前,项目合作研发的DLP打印机已由联泰公司进行产业化并实现销售,年产值达到5000万元,上海联泰公司也逐渐成长为业界龙头企业,目前已完成IPO上市辅导备案;经中心工艺验证的纳米光敏树脂光固化材料,在赢创公司实现产业转化,并且在材料量产工艺成熟以后,赢创公司将对联泰进行投资,成为联泰的材料供应商,实现了装备与材料的一体产业转化。

在此次纳米服务团开展成果调研的过程中,又基于对纳米材料发展趋势的专业研判,敏锐地捕捉到增材制造在生物领域的应用将是一个新的极具潜力的产业增长方向。企业也非常认可这一趋势研判,并表示愿意投入一定的研发经费,利用上海科学院组织科研的科研组织这一优势资源,与高校、用户等一起形成创新联合体,开展系列增材制造纳米生物材料的开发与验证工作。

接下来,纳米中心表示,将继续做好专业服务工作,将服务力上升为科研组织力,面向产业需求,组织开展联合技术攻关,以技术聚力创造有效市场供给,以科技自立自强,赋能高质量发展。