我國基礎研究成果持續涌現已布局建設大科學裝置超70個

縱觀科學發展史，幾乎所有重大的科技變革都來源于基礎研究的突破。我國歷來重視基礎研究工作，新中國成立后，黨中央發出“向科學進軍”號召，廣大科技工作者自力更生、艱苦奮斗，取得“兩彈一星”關鍵科學問題、人工合成牛胰島素、多復變函數論突破、哥德巴赫猜想證明等重大基礎研究成果。改革開放后，我國迎來“科學的春天”，先后實施“863計劃攀登計劃973計劃”，基礎研究整體研究實力和學術水平顯著增強。

黨的十八大以來，黨中央把提升原始創新能力擺在更加突出的位置，成功組織一批重大基礎研究任務、建成一批重大科技基礎設施，基礎前沿方向重大原創成果持續涌現。

我國鋰電池產業異軍突起的背后

基礎研究處于從研究到應用，再到生產的科研鏈條起始端，科研人員要付出巨大的努力，才能實現從0到1的突破。而一旦實現了這樣的突破，往往會帶動一整個產業的騰飛。今天來關注一個如今在生活中無處不在的——電池產業。

視頻中出現的這塊手掌大小的電池是由中國科學院物理所開發，并已經實現商業應用的半固態鋰電池，和我們目前市場上廣泛使用的液態鋰離子電池相比，它的能量密度更高，能夠平均延長無人機飛行時間20%，能夠使電動汽車一次充電續航里程超過1000公里，是目前國際上最先進的新能源電池之一。電池最核心的關鍵技術是什么？我國科研人員又是如何通過基礎研究突破逐步帶動我國電池產業強勢崛起的？

不久前，我國2024動力電池產業發展指數發布，在這份全球指數中，我國動力電池企業全球市場占有率2023年已達62.9%，其中磷酸鐵鋰電池市場份額在逐年增加。如今，我國鋰電池領域的異軍突起令人振奮，但鮮為人知的是，這些成績的背后離不開一支在該領域潛心耕耘40多年的科研團隊。

1976年，36歲的陳立泉得到中國科學院公派德國交流的機會，從事晶體生長研究。然而才交流了沒多久，陳立泉卻突然給院里寫信說自己想改行。

中國工程院院士 中國科學院物理研究所研究員陳立泉：改行一個很重要的原因，想為國家做一件事情。到了德國馬普固體所，當時它的全所都在研究氮化鋰這個材料，一個德國朋友告訴我說這個材料可不得了，將來可以去做固態電池，可以去開汽車，那么我馬上就對這個非常感興趣了。

當時，我國應用的主要是鉛酸電池和鎳鎘電池，陳立泉想要研究的氮化鋰在那個連自行車都還未普及的年代，并不為人所知。所幸他轉方向的申請得到了中國科學院的批準，于是陳立泉先完成了原計劃的晶體生長交流任務之后，就一頭扎進了全新的固態離子學領域，研究超離子導體。

1978年，陳立泉回國，在多方支持下，正式開啟了固態離子學的相關基礎研究，中國科學院也預見性地看到了這個領域可能的前景，連續3個五年計劃都將固態離子學和鋰電池列為重點或重大項目，為研究提供了基礎保障。1988年，我國第一塊固態鋰電池在中國科學院物理所誕生，但此時距離商業化應用還非常遙遠。而很快，1991年，日本索尼公司宣布液態鋰離子電池實現商業化，我國傳統電池產業面臨巨大沖擊，陳立泉立馬決定先放下固態鋰電池的研究，轉攻鋰離子電池的研究。

中國工程院院士 中國科學院物理研究所研究員陳立泉：咱們這個國家需求什么，我們就做什么。

在當時極其有限的科研條件下，陳立泉他們不僅研究了鋰離子電池正極材料的制備方法、基本特性和材料性能，取得了一系列基礎研究方面的突破性進展，還依靠自制的設備、國產原材料和自主技術，建成了我國第一條正式投產的鋰離子電池中試生產線，為探索我國鋰離子電池產業化道路作出了重大的基礎性貢獻。

中國工程院院士 中國科學院物理研究所研究員陳立泉：一個新的東西，如果沒有基礎研究的話根本不行，之前我做了一個報告，就是中國鋰電怎么突圍，我說一個是我們要加強基礎研究，第二個要加大投入，第三個國家要有戰略的布局把基礎研究放在第一。

憑借著科研團隊扎實的基礎研究和在核心技術、關鍵材料上的不斷突破，我國鋰電池綜合實力迅速上升。2014年，中國鋰離子電池的國際市場占有率已為世界第一。陳立泉和團隊并沒有停下攻堅的步伐，而是又重新打起了固態鋰電池的主意。

中國科學院物理研究所研究員李泓：液態鋰離子電池隨著時間的延長，已經達到了一定的瓶頸。我們在很多應用場景比如手機現在有三疊屏、衛星通話，還有人工智能的各種功能的疊加，汽車，我們當然希望一次充電能跑得更遠，也希望提高能量密度。所以我們一直以來持續地在推動液態鋰離子電池向半固態和全固態電池逐漸轉化，全固態電池的初始樣品在今年底可以拿出來，我們預期2027年實現初步的產業化和規模量產。

而針對我國鋰資源供應鏈風險問題，中國科學院還提前布局了鈉離子電池基礎研究，兩年時間里，國內首個鈉離子軟包電池和圓柱電池在物理所相繼誕生。

中國科學院物理研究所研究員胡勇勝：鈉離子電池和我們現在鋰離子電池工作原理是類似的，我們固態離子學實驗室在40多年的鋰電池的基礎研究方面，實際上對于我們研究開辟新的方向——鈉離子電池，奠定了非常堅實的基礎，現在到了一個爆發的一個階段。目前我國鈉離子電池不論是在材料體系還是電池的綜合性能等技術研發方面，還是在產業化的推進速度、示范應用及標準制定等方面都處于國際的前列，已具備先發優勢，在國家需要的時候，我們一定會繼續挺身而出。

我國已布局建設大科學裝置超70個

大科學裝置作為前沿性、戰略性基礎研究活動的承載平臺，是國家戰略科技力量的重要組成部分。我國已布局建設的大科學裝置超過70個，正不斷發揮著原始創新策源功能。但其實我國的大科學裝置起步并不早，第一個大科學裝置的破土動工是從40年前開始的。

大科學裝置為科技自立自強插上翅膀

在中國科學院高能物理所，我國首個大科學裝置北京正負電子對撞機正在進行服役后的第三次改造。

中國科學院院士 中國科學院高能物理研究所所長王貽芳：提升對撞產生的概率，更多地產生我們所希望看到的新的物理過程、新的粒子，到目前為止，我們在這臺機器上看到了30個新的粒子，這是國際上首次發現的粒子。

從古至今，人們對于物質世界的探索從未停止過。高能物理研究就是認識物質微觀結構及其運動規律最前沿的學科，而高能加速器和相應的探測裝置則是這項前沿研究的重要工具。新中國成立初期，趙忠堯、張文裕、王淦昌等老一輩中國物理學家開始努力推動建造中國的高能加速器，但始終未能如愿。

中國科學院高能物理研究所研究員張闖：沒有加速器的時候怎么辦？我們就靠天吃飯，天上有宇宙線的高能粒子，我們用高能粒子宇宙線來做高能物理實驗，所以最早的那批老科學家們都在山上工作，在海拔3000米、4000米這樣的高山上來做高能物理的研究，但宇宙線雖然能量可以很高，但是它很稀少，所以要建非常大面積的探測器，只能用國外的數據來開展一些理論的研究。

今年已經80歲高齡的研究員張闖告訴我們，這樣的窘境一直持續到20世紀70年代。1973年，中國科學院成立了高能所，四年后，建造我國自主高能加速器的“八七”工程計劃出爐，并得到國家批準。幾經波折，1981年，一份造價相對較低，既可以做高能物理研究，又可以做同步輻射應用研究的2×22億電子伏特正負電子對撞機建造方案被提出，卻依然遭到質疑。

中國科學院高能物理研究所研究員張闖：當時有的人說中國選擇做正負電子對撞機，就好比是站在一個站臺上，飛馳過來的火車你要跳上去，如果你沒抓牢，就會摔得粉身碎骨。

1983年4月，我國正式批準北京正負電子對撞機項目，1984年10月7日，工程破土動工。而為了從站臺“跳”上國際高能物理這列飛馳的“特快列車”，科學家們拼了！對撞機建造工程涉及十多個門類的高新技術，專用設備多達上萬臺，技術復雜、精度要求極高，我國此前從未做過。在全國數百個單位、上萬人的不懈攻關下，1988年10月，北京正負電子對撞機實現了正負電子的對撞。

中國科學院高能物理研究所研究員張闖：我們都看過原子彈爆炸時候大家興奮的心情，其實我們當時的心情也是這樣的心情，我們真的是非常激動，因為這也確確實實應當說是凝聚了我們幾代科學家的努力。

自此，北京正負電子對撞機很快成為我國高能物理基礎研究的“寶地”，憑借它產出的數據，我國科學家取得了一批重要的研究成果，不僅使我國在世界高能物理領域占據一席之地，也拉開了我國大科學計劃時代的序幕。1991年，合肥同步輻射光源通過國家驗收，為我國材料科學等研究提供了超級實驗平臺。2006年，“人造太陽”實驗裝置投入運行，標志著我國站在了世界核聚變研究的前端；2010年，穩態強磁場實驗裝置開始對用戶開放，催生了一批重大科研成果。黨的十八大以來，探索宇宙深空的“中國天眼”FAST、探尋生命奧秘的國家蛋白質科學中心、研究宇宙中最古老最神秘基本粒子的江門中微子實驗探測器等多個大科學裝置的建設，不斷提升我國原始創新策源能力的同時，也為我國基礎研究后備力量的培養提供了平臺。

中國科學院院士 中國科學院高能物理研究所所長王貽芳：在歷史上所有的科學的發現，我們能夠走到今天，依賴于我們科學的積累和科學體系的建立。中國作為一個大國，我們應該對人類科學知識體系的建立要有貢獻，要有參與。我們做基礎科學研究，我們就是生產知識的人。要成為世界科學的領跑者，我們要培養一代一代的掌握基本科學原理的人，有從事基礎科學研究能力的人。在國家需要他的時候，對國家能夠作出應有的貢獻。