《科创板日报》5月26日讯（记者 余诗琪）在动力电池技术狂奔了十年之后，行业正悄然驶入“无人区”。当液态锂电池的能量密度逐渐逼近理论极限，下一代电池技术——全固态电池似乎已身处量产前夜，但企业发现，全固态电池在材料、技术、设备等方面仍然瓶颈重重，传统的试错式研发已力不从心。

“我们最关心的问题是——电池为什么不能永生？”合肥国轩高科工程研究总院副院长张峥在对接会上直言。这个看似哲学的发问，背后是真实的技术困局：材料微观结构如何演化？界面反应机理是什么？电池失效的临界点在哪里？

要回答这些问题，需要一双能“看穿”原子级动态过程的眼睛。而这正是大科学装置——同步辐射光源的用武之地。

一场“破圈”的对接会

日前，长三角大科学装置（光源类）联盟首场产业对接会在合肥举行。这场聚焦储能电池的会议，吸引了国轩高科、宁德时代、奇瑞汽车等头部企业，以及上海光源、合肥光源、苏州实验室等顶尖科研机构。近百名代表坐在同一间会议室里，目标明确：让“大科学”与“大产业”真正握上手。

“以前大科学装置主要是服务前沿基础研究，但近些年企业产品研发对它的需求越来越高。”中国科学技术大学教授、国家同步辐射实验室主任刘啸嵩表示。他提到一组数据：截至2023年底，国家已规划布局建设77个大科学装置，已覆盖主要科研领域，部分设施综合水平已进入世界一流水平。然而，装置与市场之间长期存在一条隐形的“断头路”。

这条路的堵点，张峥体会很深。他负责国轩高科的研发实验室，每年投入巨额的资金购置国际顶尖表征设备，“但光的能量不够——毕竟是单体设备”。同步辐射光源作为一种利用相对论性电子（或正电子）在磁场中偏转时产生光的大科学装置，光子能量覆盖真空紫外到硬X射线波段，通过联用电、磁等多种探针，可对电池的正负极材料、电解液、隔膜等组件进行微观尺度的深入分析。

除了同步辐射光源装置数量本身的稀缺之外，另一面的“稀缺”是沟通的高墙。“我们和合肥光源合作初期，一开始80%的时间都在互相问‘你在干啥’‘你为什么要这样’。”张峥坦言，企业不懂装置的边界条件，因此提的需求天马行空；科研人员对装置手段非常熟悉，但难以直观理解电池产线上真正的痛点。“这是一个典型的跨行业翻译问题。”

联盟的价值，恰恰在于充当这个“翻译官”。通过联合实验室管理委员会、年度会议、需求对接会、周例会等机制，国轩高科与合肥光源已经摸索出一套稳定的“揭榜挂帅”的模式：企业凝练场景需求，光源提供机时和智力资源，双方团队联合攻关。目前双方已开展8个合作项目，不仅发表了高水平论文，还直接推动了磷酸铁锂材料的技术升级。“同步辐射的表征手段给了我们非常大的指导作用。”张峥说。

从“看见”到“用上”：一束光如何照进生产线

如果说基础研究追求“看见”，那么产业界追求的是“用上”。在对接会上，一个关于“金属异物”的案例，生动展示了这束光如何从实验室照进生产线。

电池生产中最怕两样东西：水和金属颗粒。水会影响性能，而金属颗粒——尤其是正极混入的铁、铜、锌等异物——在电池内部的枝晶生长过程可能会刺穿隔膜，造成微短路、自放电异常，甚至热失控。行业普遍知道这个风险，但问题在于：多大尺寸的异物颗粒在什么条件下会真正造成破坏？溶解和沉积的动力学过程是怎样的？哪些环节最需要管控？

“过去我们是离线式的、静态的分析，无法捕捉电池真实工作中的动态变化。”张峥说。借助合肥光源的软X射线成像线站，团队对隔膜上的“黑点”（金属异物沉积导致的缺陷）进行了三维结构分析，从超薄切片到元素分布，再到电化学仿真，一步步还原了铁枝晶的生长过程。

他们发现了一个此前未被注意的现象：铁枝晶并不是笔直地刺穿隔膜，而是中间会出现条带状的结构——这些条带不是空的，里面充满了锂。锂在充放电过程中快速动态变化，而铁的变化极其缓慢。“铁沉积后会堵住负极表面的活性位点，提供一个比负极电位更低的电位，诱导锂沉积。放电时锂溶解，却把铁往前推了一步……最后形成了‘死铁’。”

这个发现直接改进了产线工艺。国轩高科据此制定了铁颗粒的临界值标准、除磁装置的磁场强度要求、现场洁净度管控标准，甚至K值（自放电）的筛选要求。“科学问题和生产问题是两个方向，但这个项目既解决了科学问题，又解决了生产问题。”张峥评价道。

而这样的精准对接，正在长三角加速复制。刘啸嵩透露，去年金华市政府投资在合肥光源建成了一条“共振散射线站”，半年内就有当地10余家企业使用，同时中科院化学所的科研团队也借此发表了顶级成果。“地方政府投资，在光源上建设专用线站，重点服务地方产业创新需求，这是1+1>2的典型。”

中科固能董事长吴凡对此充满期待。这家专注于硫化物固态电解质材料的企业，总部在溧阳，距离合肥很近。“固态电池的研发，需要从纳米到毫米级、从时间到空间的多尺度表征。除了同步辐射，几乎没有其他技术能一站式提供结构、图像、电子态等全方位信息。”

吴凡说，公司今年已有数十吨硫化物电解质材料出货，预计2027年市场需求达千吨级，2030年将达3至5万吨。“联盟让我们有机会用上最前沿的表征手段，加速材料迭代，避免‘卷价格’，而是走差异化竞争的新路。”

从“各用各的光”到“共用一张网”

和中科固能一样的企业还有很多，长三角正在成为光源类大科学装置最密集的区域。据刘啸嵩介绍，目前北京、上海、合肥已建成运行的三个同步辐射光源的光束线约70%集聚在长三角，一半以上对储能行业有用。

过去，上海企业用上海光源，合肥企业用合肥光源，彼此割裂。但长三角一体化战略正在改变这一格局。“上海擅长高能区，合肥擅长中低能区，不是简单的重复建设，而是能区互补、优势互补。”刘啸嵩说。联盟的下一步，是推动装置间的数据共享、方法共享，让用户提交一个申请，就能在上海、合肥甚至在北京的不同线站上获得机时。

更远的规划涉及多元投资。合肥先进光源一期建设10条光束线，预计2028年上半年试运行。而在一期和二期之间的窗口期，联盟正积极推动企业、地方政府以独立或联合投资的形式建设专用光束线站。“企业认为哪类线站对他们最有用，愿意投资，再结合地方政府支持，我们就推动建设。”刘啸嵩说。

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”。

对接会上有一个细节：会议材料中，每个光源装置都标注了清晰的联络人。这不是形式主义，而是联盟刻意打造的“精准匹配”机制——让企业知道找谁、怎么找、能找到什么。

“大科学装置要走出实验室、走向生产线、融入产业链。”安徽省发改委相关负责人在会上表示。而对企业来说，这束光的价值远不止于发论文，更在于提供看清微观世界的手段。正如张峥所说：“知道问题，就解决了一半。”

当长三角的光源织成一张网，当企业不再需要购置昂贵的常规表征设备，当科学家和工程师坐在同一张桌子前“翻译”彼此的需求——固态电池从实验室到量产的路，或许会比预想的更短一些。