总投资770亿欧元的欧盟地平线2020科研计划11日正式启动，相关科研机构和人员可逐步申请该计划的项目和经费。Melmiddot，欧洲委员会负责研究和创新的成员；Gaegen-Quinn在新闻发布会上表示，该计划2014年和2015年的预算为150亿欧元，投资重点包括未来计算机和通信网络的研发、电动汽车新型电池的研究，以及改善老年人营养不良的饮食研发。“地平线2020”科研计划涵盖欧盟几乎所有科研项目，分为基础研究、应用技术和应对人类面临的共同挑战三个部分。其主要目的是整合欧盟国家的科研资源，提高科研效率，促进科技创新，促进经济增长和增加就业。

2021年4月什么重大科研装备研制项目

从探索改进电极及电池结构的设计方法、建立电池极化模型和仿真技术等方面入手，汽车动力电池的“瘦身健体”之旅仍在不断推进：

汽车动力电池的储能将有可能提高至400瓦时/公斤。

要让电池变成“肌肉型男”，在获得合理的正负极材料之余，还需要设计出可行的加工工艺。

着力全新的锂硫电池和锂空气电池的研究，它们的能量密度有望达到500瓦时/公斤。

被欧阳明高点名的科研项目获得了国家重点研发计划的支持，全名为“高比能动力电池的关键技术和相关基础科学问题研究”，该研究基于研究团队研制出的高容量富锂锰基的正极材料，汽车动力电池的储能将有可能提高至400瓦时/公斤。

近年来，在国家政策的大力扶持下，我国新能源汽车得到迅速普及，但“不敢去远郊区县”的“梗”至今难以理顺。打破500公里的单次行程极限将大大推动电动汽车的推广，然而汽车承载有限，如何在受限的体积内尽量多地储备电能成为科研攻关的关键目标。

该项目负责人、北京大学教授夏定国表示：“要进一步提高锂离子电池的能量密度, 正极材料的比容量是关键。”据夏定国介绍，针对正极材料的比容量，研究团队在前期工作基础上，深刻理解富锂材料稳定性机制以及阴离子氧化还原的产生机理，通过调控阴离子氧化还原机制来实现富锂材料性能的优化。

也就是说，团队首先遇到的问题是：阴离子氧化还原能力受什么“左右”？揭示这一规律将引导团队接近并找到性能优良的电极。团队还发现，在物质内部原子之间的几何结构会影响电子的结构，从而影响阴离子氧化还原的能力，研究明确了结构和效能的关系，并希望通过结构的设计改善电极材料的电化学性能。

“提高正极材料中的含锂量，让更多的阴离子稳定参与氧化还原反应是一个重要途径。”夏定国说，研制出高容量富锂正极材料，为进一步提高动力电池的能量密度提供了可能。项目组除制备出了一种高容量的富锂正极材料和两种高容量、高稳定富锂材料—碳复合材料外，还制备出了高容量的锂电池负极材料。

要让电池变成“肌肉型男”，在获得合理的正负极材料之余，还需要设计出可行的加工工艺。例如，富锂化合物在电极中需要很好地分散开来，既保持在体系中60%以上的含量，又不凝结为块状。分散越均匀，可逆性越好，充放电效率越好。

目前该电池还需进一步完善，夏定国介绍，仍存在“枝晶锂”制约新体系电池的进步及电池安全性这两个关键问题。相关实验显示，10—50次循环使用之后，电压衰减明显，电极也不起作用了。

“枝晶锂”是锂离子电池采用液态电解质所特有的，锂离子还原结晶成树枝样，并不断生长，到一定程度可能会刺破隔膜，科学家目前正在从两个角度寻求突破。一是包被涂层，二是研究固体电解质。

夏定国强调，“高能量密度锂离子动力电池的发展有待于电极材料、电解液及高安全性途径的发展，更有待于新的分析方法及电池制备技术进步”。

除了提高锂离子电池的能量密度使其达到400瓦时/公斤外，项目组还将着力全新的锂硫电池和锂空气电池的研究，它们的能量密度有望达到500瓦时/公斤。中国工程院院士陈立泉表示，锂空气电池是动力电池的发展方向之一，“现在大力发展的氢氧燃料电池，必须用金属罐子保障氢气使用时的安全，而锂空气电池（负极为空气中的氧气）只要一个榨菜袋子就可以了。从实用性、成本上来讲锂空气电池也应该发展”。

2020年9月，中国首次在国际上提出碳达峰、碳中和的目标。按计划，中国将在2060年实现碳平衡。

受此影响，各行各业开始助力绿色经济发展。以电动汽车为代表的新能源产业，更是成为投资的新风口。在笔者看来，想要实现碳平衡，需要做好2点：

一是发展新能源产业，减少碳排放；二是将空气中的二氧化碳，变废为宝，重新利用。

而在2021年，中科院就在上述两方面相继实现技术突破。

首先是2021年4月，由中科院所承担的国家重大科研装备研制项目“液氦到超流氦温区大型低温制冷系统研制”通过验收及成果鉴定。

公开资料显示，该装备制冷温度最低可达零下271度，是世界上最先进的制冷设备之一。借助该设备帮助，我国可对氦资源进行深度开发。

氦资源属于21世纪最具开发前景的新能源之一，不仅无污染还能循环使用。氦资源投入使用后，可以预见，我国碳排放有望快速降低。

其实，超低温制冷装备除了可以用于新能源产业，还可以帮助我国航天工程、科学工程进一步提升。同时，也可以带动我国低温换热器以及低温阀门等行业迅速发展。

如果说超低温制冷设备是从源头解决碳排放问题，那么中科院在2021年9月份发布的淀粉合成技术，就是最好的环境改善方案。该技术简单来讲，就是通过人工合成的方式，将二氧化碳转化为淀粉。

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