变革性纳米产业制造技术聚焦
1 立项背景及意义
物质在纳米尺度下表现出的奇异现象和规律将改变相关理论的现有框架，使人们对物质世界的认识进入到崭新的阶段，孕育着新的技术革命。纳米技术向纳米产业制造技术的跨越将加快我国从纳米科技大国向纳米科技强国的发展进程，促进相关战略新兴产业的发展.《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》指出，纳米科技是我国“有望实现跨越式发展的领域之一”。
2013年7月，中科院启动了战略性先导科技专项（A 类）“变革性纳米产业制造技术聚焦”（以下简称“纳米先导专项”），围绕国家重大需求、争取突破和提升核心技术、培育新兴技术，专项在以下 3 个层次进行部署。
（1） 战略先导纳米技术。面向新能源和先进制造领域，部署基于纳米技术的项目一“长续航动力锂电池”和项目二“纳米绿色印刷与器件制造技术”。
（2） 重点突破先导纳米技术。基于已经具有先进水平和显著产业影响的核心技术，部署项目三“纳米结构在特定能源、环境与健康领域中的应用”。
（3） 纳米制造共性与评价技术。围绕对纳米产业应用有重要影响的关键和共性技术，部署项目四“纳米制造共性技术与标准化体系”。
2 已取得的进展为了实现纳米技术对重要产业领域跨越式发展的推动作用，需要从科技研发、集成示范、推广应用以及后续升级等方面进行强化支持，重点攻关。纳米先导专项围绕核心技术和技术突破，部署创新链和产业链，建立支撑体系，推动产业制造技术的重大进步和变革，力争成为实现“中国制造 2025”的关键突破点。
纳米先导专项执行 3 年来，围绕先导总体目标、科技路线图和关键技术突破（），明确各年度工作计划和节点考核指标，加强动态测评和第三方测试，严格过程管理，已全面完成预定的专项节点目标，部分技术指标已经达到世界先进水平。专项在推动中试和产业示范过程中，加强关键技术成果专利申请，逐年构建和优化专利布局，为集成攻关和产业链的构建奠定了坚实的基础。主要进展体现在以下 4 个方面。
图 1 “变革性纳米产业制造技术聚焦”先导专项科技路线图
第三代锂离子电池将现有锂离子电池的负极石墨碳材料升级为硅基负极。同时，近年来具有放电比容量达 300 mAh/g 的富锂锰基正极材料的出现，为研制出第三代具有 350-400 Wh/kg 高能量密度锂离子电池带来了曙光。
纳米先导专项围绕高能量密度动力锂离子电池的正级、负极、隔膜、电解液、导电添加剂等关键材料和电池制造技术开展协同攻关，技术指标达到国际先进水平，关键技术完成中试（）.中科院宁波材料所、中科院物理所等单位组成的团队联合攻关，研制了一款软包锂离子电池，采用纳米硅碳材料作为负极、富锂材料作为正极、5 V 电解液、耐高电压隔膜，单体锂离子电池容量为 24 Ah, 其质量能量密度达 374 Wh/kg, 体积能量密度达 577 Wh/L.高容量硅负极材料已与江西紫宸科技有限公司建立战略合作关系，并在企业建成中试放大研究基地，已掌握 500 kg 每批次规模化制备能力，研发的材料已进入企业产品供应链，被送往多家企业进行测试并有望在 2017 年导入产品；高容量富锂正极材料已进入中试阶段，成立了宁波富理材料科技有限公司；电解液、隔膜等也已初步解决了在高电压材料体系中使用的稳定性问题，正在进行放大集成。同时，全固态电池能量密度、锂硫电池能量密度、锂空电池能量密度等关键技术指标处于世界先进水平。
图 2 新材料体系锂离子电池及下一代高能量密度金属锂电池关键材料的研发处于世界先进水平
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