圖①：周華民（左一）和團(tuán)隊(duì)成員在做實(shí)驗(yàn)。 周建元攝 圖②：趙祥模（左二）在和團(tuán)隊(duì)成員進(jìn)行技術(shù)討論。 張 強(qiáng)攝 圖③：比亞迪汽車(chē)總工程師廉玉波在介紹車(chē)輛性能。 周江山攝 圖④：吳凱在研究動(dòng)力電池技術(shù)細(xì)節(jié)。 寧德時(shí)代供圖 圖⑤：湖北武漢經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)的新能源汽車(chē)智能工廠(chǎng)，工作人員在生產(chǎn)作業(yè)。 新華社記者 肖藝九攝 數(shù)據(jù)來(lái)源：工業(yè)和信息化部、中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)、中國(guó)汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟

習(xí)近平總書(shū)記強(qiáng)調(diào)，科技興則民族興，科技強(qiáng)則國(guó)家強(qiáng)。近年來(lái)，我國(guó)深入推動(dòng)實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，加快建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家，科技體制改革不斷深化，科技自立自強(qiáng)持續(xù)提升。

近日，新能源汽車(chē)領(lǐng)域的多個(gè)科技創(chuàng)新項(xiàng)目榮獲2023年度國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)，這些項(xiàng)目聚焦關(guān)鍵技術(shù)，服務(wù)發(fā)展需求，發(fā)揮了創(chuàng)新引領(lǐng)作用，為我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展作出了科技貢獻(xiàn)。本報(bào)記者走近4個(gè)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目科研團(tuán)隊(duì)，了解他們挺立科技前沿、服務(wù)實(shí)體經(jīng)濟(jì)的故事。

——編  者  

2023年度國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)——

大容量鋰離子電池精準(zhǔn)制造核心技術(shù)與裝備項(xiàng)目

華中科技大學(xué)周華民教授團(tuán)隊(duì)——

助力我國(guó)鋰電裝備和科技保持優(yōu)勢(shì)

本報(bào)記者  范昊天

啟動(dòng)控制器，漿料泵把鋰離子負(fù)極材料源源不斷注入模具，并從模具內(nèi)部的流道擠出，均勻地涂布在銅箔上……走進(jìn)位于湖北武漢的華中科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的實(shí)驗(yàn)室，教授周華民和張?jiān)茙е鴰酌麑W(xué)生正在操作涂布機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

涂布是制造大容量鋰離子電池電芯的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。“就是將預(yù)先制備好的電極漿料涂敷在銅箔或鋁箔等基材上，獲得電池正極、負(fù)極的極片。”周華民介紹，為了讓漿料形成穩(wěn)定均勻的涂層，要求模具不同寬度方向上的漿料擠出速度保持一致，這就對(duì)模具的設(shè)計(jì)制造技術(shù)提出了很高的要求。

此前，我國(guó)的鋰電裝備主要依賴(lài)進(jìn)口，特別是關(guān)鍵核心裝備。“價(jià)格昂貴不說(shuō)，定制周期也很長(zhǎng)。”周華民說(shuō)，2012年前后，他到深圳走訪(fǎng)了幾家研發(fā)生產(chǎn)鋰電裝備的企業(yè)，了解到市場(chǎng)對(duì)于國(guó)產(chǎn)裝備和技術(shù)的迫切需求，決心投身這方面的研究。

當(dāng)時(shí)，鋰電裝備在國(guó)內(nèi)還屬于新興事物，有團(tuán)隊(duì)成員提出了疑慮：“我們主要是研究高分子材料加工的，不懂電池呀。”但周華民很有信心：“高分子材料加工與鋰電池涂布具有流變成形的共性，這是我們的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。”

就這樣，周華民帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，從最基本的鋰電材料、制造工藝、裝備特性等方面開(kāi)始學(xué)起，在大量文獻(xiàn)研究和行業(yè)調(diào)研的基礎(chǔ)上，確立大尺寸電池寬幅制造的主攻方向，用了三四年的時(shí)間，自主搭建了原型裝備和研發(fā)平臺(tái)。此外，他還帶著團(tuán)隊(duì)成員深入企業(yè)生產(chǎn)一線(xiàn)，和技術(shù)人員一道，發(fā)現(xiàn)實(shí)際工程問(wèn)題背后的科學(xué)和技術(shù)難題。

“團(tuán)隊(duì)成員派駐企業(yè)，雙方協(xié)同攻關(guān)，是我們實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破的關(guān)鍵。”張?jiān)普f(shuō)，比如針對(duì)超薄銅箔基材在運(yùn)行中容易發(fā)生抖動(dòng)剮蹭，導(dǎo)致漿料涂布不均勻甚至刮花的問(wèn)題，博士生黃天侖等3名團(tuán)隊(duì)成員被派到生產(chǎn)一線(xiàn)，3年間每年2/3的時(shí)間待在深圳，通過(guò)干燥箱體、風(fēng)孔的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，成功解決了這一技術(shù)難題。

經(jīng)過(guò)10余年聯(lián)合攻關(guān)，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)立了大容量電池的異構(gòu)電芯設(shè)計(jì)方法，突破了涂布—輥壓—卷疊的寬幅高速制造工藝，攻克了液—固長(zhǎng)程制造的智能聯(lián)動(dòng)精確調(diào)控技術(shù)，研發(fā)出具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的涂布模具，漿料擠出寬度可以做到1.6米以上，速度、精度均達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

“10多年來(lái)，我國(guó)的鋰電裝備從受制于人到引領(lǐng)世界，已成為世界上鋰電裝備及電池的主要生產(chǎn)國(guó)和出口國(guó)。”周華民自豪地說(shuō)，近3年，他們團(tuán)隊(duì)聯(lián)合多家企業(yè)定制化開(kāi)發(fā)鋰電裝備幾千臺(tái)（套），不僅用于新能源汽車(chē)和船舶的動(dòng)力電池制造，還在空間站、月球探測(cè)器等國(guó)家重大裝備電源系統(tǒng)自主研制中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

目前，周華民團(tuán)隊(duì)已經(jīng)聚集教師和碩博研究生60余名，分別聚焦在電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝仿真、裝備控制等不同領(lǐng)域，分工協(xié)作開(kāi)展研究。周華民說(shuō)，團(tuán)隊(duì)將持續(xù)開(kāi)展產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新，在固態(tài)電池、干法制造等前沿技術(shù)方面不斷發(fā)力，助力我國(guó)鋰電裝備和科技保持優(yōu)勢(shì)。

2023年度國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)——

智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)路系統(tǒng)與可信測(cè)試關(guān)鍵技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用項(xiàng)目

長(zhǎng)安大學(xué)趙祥模教授團(tuán)隊(duì)——

讓自動(dòng)駕駛技術(shù)得到更好更快發(fā)展

本報(bào)記者  張丹華

一輛白色小轎車(chē)被固定在測(cè)試平臺(tái)上，車(chē)身的傳感器和4個(gè)車(chē)輪正常運(yùn)行，每個(gè)車(chē)輪下的滾動(dòng)裝置與車(chē)輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)，車(chē)旁的顯示屏上，模擬路況隨時(shí)變化，車(chē)輛根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)信息，加速或減速，實(shí)時(shí)分析、調(diào)整。

在位于陜西西安的長(zhǎng)安大學(xué)渭水校區(qū)車(chē)聯(lián)網(wǎng)與智能汽車(chē)試驗(yàn)場(chǎng)內(nèi)，科研人員正在進(jìn)行自動(dòng)駕駛汽車(chē)的道路動(dòng)態(tài)模擬測(cè)試。

“就像人在跑步機(jī)上跑步，沒(méi)有絕對(duì)位移。”西安建筑科技大學(xué)校長(zhǎng)、長(zhǎng)安大學(xué)教授趙祥模打了個(gè)形象的比喻。這套汽車(chē)測(cè)試裝備，是趙祥模團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的世界首臺(tái)基于虛實(shí)結(jié)合和整車(chē)在環(huán)的自動(dòng)駕駛汽車(chē)室內(nèi)快速測(cè)試大型裝備。

自動(dòng)駕駛測(cè)試問(wèn)題是世界性難題，制約著智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。“一輛自動(dòng)駕駛汽車(chē)需要積累海量測(cè)試數(shù)據(jù)才能驗(yàn)證其安全性。”趙祥模說(shuō)，“只有建立嚴(yán)密的測(cè)試技術(shù)體系，才能不斷提升測(cè)試效率，從而確保自動(dòng)駕駛汽車(chē)的安全性、舒適性、敏捷性和智能性，推動(dòng)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。”

“我們不斷創(chuàng)新自動(dòng)駕駛測(cè)試技術(shù)，希望在保證安全性的基礎(chǔ)上，提高測(cè)試效率。”趙祥模說(shuō)。

趙祥模組建的“車(chē)聯(lián)網(wǎng)與智能汽車(chē)測(cè)試技術(shù)”科研團(tuán)隊(duì)，由高水平學(xué)科帶頭人、學(xué)術(shù)骨干、外籍專(zhuān)家、企業(yè)技術(shù)專(zhuān)家等100余人組成，涵蓋交通運(yùn)輸工程、車(chē)輛工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等多個(gè)學(xué)科。

項(xiàng)目在5項(xiàng)國(guó)家及行業(yè)重大科研計(jì)劃支持下完成，通過(guò)10家單位協(xié)同攻關(guān)。12年里，僅此一項(xiàng)課題，形成美國(guó)、英國(guó)、日本等國(guó)際發(fā)明專(zhuān)利27項(xiàng)、中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利142項(xiàng)，發(fā)表高水平論文301篇、出版專(zhuān)著6部，主編與參編國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)28項(xiàng)，部分研究成果寫(xiě)入多項(xiàng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，形成了一批自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

項(xiàng)目成果的推廣應(yīng)用創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，促進(jìn)了我國(guó)智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)路一體化技術(shù)發(fā)展。團(tuán)隊(duì)與山東高速集團(tuán)合作，設(shè)計(jì)建設(shè)了雙向52公里“國(guó)內(nèi)測(cè)試?yán)锍套铋L(zhǎng)、測(cè)試場(chǎng)景最豐富、測(cè)試環(huán)境最真實(shí)”的高速公路車(chē)路協(xié)同系統(tǒng)全尺度測(cè)試基地——山東高速集團(tuán)智能網(wǎng)聯(lián)高速公路測(cè)試基地。其他多項(xiàng)研究成果也已在多家行業(yè)相關(guān)企業(yè)得到應(yīng)用。

“自動(dòng)駕駛什么時(shí)候才能普及？”——這是趙祥模最常被問(wèn)到的問(wèn)題。

“自動(dòng)駕駛技術(shù)范圍很廣，比如自動(dòng)巡航、自動(dòng)泊車(chē)等。這些已經(jīng)成功商業(yè)化落地。其實(shí)，自動(dòng)駕駛已經(jīng)來(lái)到我們身邊。”趙祥模說(shuō)，“當(dāng)然，自動(dòng)駕駛技術(shù)在環(huán)境感知、高精度定位、智能決策控制及測(cè)試評(píng)價(jià)等方面有了突破性進(jìn)展，但仍然面臨著一些難題，需要不斷去攻克。我們的努力方向，就是讓自動(dòng)駕駛技術(shù)得到更好更快發(fā)展。”

“成功沒(méi)有捷徑，唯有用實(shí)干夯實(shí)基礎(chǔ)，用奮斗積蓄力量，用堅(jiān)持筑牢根基。所有的磨礪和坎坷，都是通往成功的階梯。”趙祥模說(shuō)。

2023年度國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)——

新一代電動(dòng)汽車(chē)關(guān)鍵部件及整車(chē)平臺(tái)自主研發(fā)與大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目

比亞迪首席科學(xué)家廉玉波團(tuán)隊(duì)——

做好新能源汽車(chē)研發(fā)創(chuàng)新和技術(shù)儲(chǔ)備

本報(bào)記者  李  剛

刀片電池、多合一驅(qū)動(dòng)總成、功率芯片、智能駕駛、智能座艙……走進(jìn)位于廣東深圳坪山新區(qū)的比亞迪汽車(chē)工程研究院，一個(gè)個(gè)汽車(chē)領(lǐng)域的前沿成果呈現(xiàn)在眼前。

“開(kāi)辟新能源汽車(chē)的全新研發(fā)道路，幾乎無(wú)先例可循。前途光明，但我們也要勇于接受挑戰(zhàn)。”比亞迪股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“比亞迪”）首席科學(xué)家、汽車(chē)總工程師廉玉波說(shuō)。作為新一代電動(dòng)汽車(chē)關(guān)鍵部件及整車(chē)平臺(tái)自主研發(fā)與大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目的牽頭人，他和團(tuán)隊(duì)成員在各自研發(fā)領(lǐng)域從未停歇。

2003年，比亞迪作為電池制造商進(jìn)軍汽車(chē)行業(yè)，開(kāi)啟了新能源汽車(chē)的初期布局。20多年來(lái)，比亞迪組建了動(dòng)力電池、驅(qū)動(dòng)總成、功率芯片、智能化等方向的研發(fā)團(tuán)隊(duì)。2010年，比亞迪承擔(dān)了我國(guó)新一代電動(dòng)汽車(chē)關(guān)鍵部件及整車(chē)平臺(tái)自主研發(fā)與大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化科技攻關(guān)任務(wù)。

“這包括創(chuàng)建了新一代電動(dòng)汽車(chē)能源核心（刀片電池）、驅(qū)動(dòng)核心（功率芯片）及整車(chē)核心（平臺(tái)架構(gòu)）全鏈自主設(shè)計(jì)及制造體系，打造了新一代電動(dòng)汽車(chē)關(guān)鍵部件及整車(chē)平臺(tái)系統(tǒng)解決方案。”廉玉波介紹。

“以電池為例，我們把磷酸鐵鋰電池設(shè)計(jì)成長(zhǎng)而薄的單體電池，就像‘刀片’一樣組成到電池包里面。”比亞迪汽車(chē)工程研究院副院長(zhǎng)凌和平說(shuō)，刀片電池一方面可以提高動(dòng)力電池包的空間利用率、增加能量密度；另一方面能夠保證電芯具有足夠大的散熱面積，大幅提升電池安全性。

“刀片電池較好的安全性給整車(chē)設(shè)計(jì)帶來(lái)了新的可能，我們創(chuàng)新提出了將刀片電池與車(chē)身融合傳力的思路。”比亞迪汽車(chē)工程研究院車(chē)身技術(shù)開(kāi)發(fā)中心總監(jiān)衣本鋼介紹，這涉及電芯材料選型、安全邊界機(jī)理、電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)和車(chē)身一體化集成眾多技術(shù)難題。經(jīng)過(guò)多個(gè)系統(tǒng)、多個(gè)性能團(tuán)隊(duì)的緊密協(xié)作和不斷試驗(yàn)，比亞迪“電池車(chē)身一體化”技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

“汽車(chē)能源系統(tǒng)由汽油轉(zhuǎn)換成了電池，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由發(fā)動(dòng)機(jī)變速箱換成了電機(jī)電控，但整車(chē)設(shè)計(jì)仍沿襲燃油汽車(chē)發(fā)展路線(xiàn)，嚴(yán)重制約整車(chē)性能提升。”廉玉波說(shuō)，比亞迪創(chuàng)建了以電動(dòng)力為中心的新一代電動(dòng)汽車(chē)設(shè)計(jì)體系，研制出電動(dòng)汽車(chē)專(zhuān)屬一體化整車(chē)平臺(tái)及系列車(chē)型，開(kāi)創(chuàng)了電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)平臺(tái)化設(shè)計(jì)國(guó)際新路線(xiàn)。

2020年4月，比亞迪“漢”系列車(chē)型正式下線(xiàn)，新一代電動(dòng)汽車(chē)關(guān)鍵部件及整車(chē)平臺(tái)全鏈自主研發(fā)和制造方案在“漢”系列車(chē)型上得到充分運(yùn)用，并迅速推廣運(yùn)用到其他新能源車(chē)型。

“用前瞻思維進(jìn)行研發(fā)，我們的創(chuàng)新能力和技術(shù)積累優(yōu)勢(shì)才能更充分地發(fā)揮。”廉玉波表示，比亞迪將做好研發(fā)創(chuàng)新和技術(shù)儲(chǔ)備，為行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展作出新的貢獻(xiàn)。

2023年度國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)——

面向大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的動(dòng)力電池研發(fā)與制造關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目

寧德時(shí)代首席科學(xué)家吳凱團(tuán)隊(duì)——

在動(dòng)力電池領(lǐng)域持之以恒創(chuàng)新

本報(bào)記者  王崟欣

生產(chǎn)線(xiàn)上，一個(gè)個(gè)焊接完極耳的電芯，在質(zhì)檢攝像頭下方整齊滑過(guò)。50張圖像被迅速捕捉，并由后臺(tái)合成為一張高清影像，檢測(cè)是否達(dá)標(biāo)。

這是寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“寧德時(shí)代”）電芯生產(chǎn)車(chē)間極耳翻折的檢測(cè)場(chǎng)景。過(guò)去人工檢測(cè)時(shí)，操作員會(huì)“一看二撥”——用手指撥一撥，就能準(zhǔn)確辨別。然而，人工檢測(cè)效率有限，且出錯(cuò)率難控。“動(dòng)力電池必須極致安全。”這是寧德時(shí)代的工作要求，也是寧德時(shí)代首席科學(xué)家吳凱團(tuán)隊(duì)的奮斗目標(biāo)。

吳凱團(tuán)隊(duì)成立專(zhuān)門(mén)的數(shù)據(jù)標(biāo)注小組，僅一個(gè)極耳翻折檢測(cè)，就標(biāo)注了超過(guò)1萬(wàn)張缺陷樣本。針對(duì)成像困難，團(tuán)隊(duì)又制定多幀融合成像+檢測(cè)算法+分割技術(shù)的方案，通過(guò)疊加深度算法模型，將50張左右聚焦圖像融合成一張清晰的圖片，徹底解決了成像困難。

目前，包括極耳翻折在內(nèi)的AI質(zhì)檢，已廣泛用于寧德時(shí)代各個(gè)電池生產(chǎn)基地的密封釘焊接、頂蓋焊接、軟連接等多個(gè)工序，在保證電芯質(zhì)量的前提下實(shí)現(xiàn)了快速生產(chǎn)。

AI質(zhì)檢是寧德時(shí)代面向大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的動(dòng)力電池研發(fā)與制造關(guān)鍵技術(shù)中的一個(gè)縮影。“對(duì)于動(dòng)力電池而言，我們堅(jiān)持以安全為底座，同時(shí)追求性能的提升和成本的下降。”吳凱說(shuō)。

能量密度是動(dòng)力電池的關(guān)鍵性能指標(biāo)，其中起決定性作用的是材料體系。“材料體系的創(chuàng)新是原創(chuàng)性創(chuàng)新，是‘從0到1’的突破，也是最難的。”吳凱說(shuō)，“哪怕100次試驗(yàn)中只有一次得到可靠的結(jié)果，那也表明是值得繼續(xù)努力的。”

抱著這樣的信念，團(tuán)隊(duì)從無(wú)數(shù)次失敗中走出來(lái)，創(chuàng)制了單晶鎳鈷錳三元高比能動(dòng)力電池新材料，使電芯能量密度有了顯著提升。后續(xù)研發(fā)的麒麟電池，助力純電車(chē)輛續(xù)航里程首次超過(guò)1000公里。

一個(gè)新的問(wèn)題隨之而來(lái)，動(dòng)力電池的高性能與高安全性幾乎是“悖論”。二者如何兼得？

通過(guò)不同維度的安全技術(shù)創(chuàng)新，團(tuán)隊(duì)發(fā)明了亞微米金屬?gòu)?fù)合高分子功能集流體，實(shí)現(xiàn)了電池單體內(nèi)短路不起火不失控。團(tuán)隊(duì)還通過(guò)發(fā)明高溫?zé)焿m與高電壓網(wǎng)絡(luò)分離的新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了電池系統(tǒng)無(wú)熱失控?zé)崧拥母甙踩浴?/p>

一款動(dòng)力電池好不好，最終要靠市場(chǎng)檢驗(yàn)。圍繞相關(guān)技術(shù)成果，寧德時(shí)代創(chuàng)立了PPB（十億分之一）級(jí)大規(guī)模制造工藝裝備技術(shù)，實(shí)現(xiàn)單條生產(chǎn)線(xiàn)的產(chǎn)能超過(guò)10吉瓦時(shí)/年，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

談起動(dòng)力電池的未來(lái)，吳凱滿(mǎn)懷憧憬。全固態(tài)電池、鈣鈦礦電池、無(wú)貴金屬電池等等，他們還在電池技術(shù)的前沿持續(xù)探索。“面對(duì)熱愛(ài)的事，我們?cè)赋种院惆阉龊谩！眳莿P說(shuō)。

《 人民日?qǐng)?bào) 》（ 2024年07月05日 17 版）

分享讓更多人看到