深圳商报•读创客户端记者 刘娥 罗凯燕
在近日举行的2024第四届先进电池产业集群论坛上，先进电池产业集群发布了第二届“集群清新奖”获奖名单，清华大学深圳国际研究生院康飞宇教授荣膺”清新杰出成就奖”，是本届评选中此奖项的唯一获得者。
康飞宇教授为国家纳米研究重大计划（973）首席科学家、国家重点研发计划项目负责人、碳功能材料国家地方联合工程实验室主任、国家先进电池产业集群专家委员会主任。康教授及其团队主要从事碳材料及其在能源与环境中的应用研究、固态电池研究、水系锌离子电池研究等，推动了天然石墨应用于锂离子电池的产业化进程、最早发明了水系锌离子电池等，极大提升了电池的环保与安全性能，为清洁能源技术革命、能源存储、“双碳”战略推进等做出了贡献。近日，深圳商报·读创客户端记者专访康飞宇教授，了解他的科研历程、科研成果以及其对科研助力可持续发展的思考与建议。
探秘天然石墨 推动产业革新
天然石墨作为一种重要的碳材料，热膨胀系数小、导热系数大、耐高温，并具有优异的导电性、化学稳定性、抗热震性等性能。经过深加工改性的石墨材料与器件可广泛应用于电子、信息、新能源、环保和航天航空等产业。康飞宇教授八十年代就开始研究天然石墨的优异性能，带领团队在天然石墨的深加工与应用技术方面进行了长达30多年的深入研究，极大地推动了天然石墨负极和石墨烯导电剂在锂离子电池中的应用进程。
例如，康飞宇教授团队是国际上较早开展石墨层间化合物的电化学合成技术研究的科研团队。通过研究，阐明了石墨阶结构和层间距的电化学调控机制，发现了氧化电位是控制石墨层间化合物阶结构的关键因素，阐明了精确调控机制，率先提出以甲酸、ZnCl2和FeCl3水溶液分别作为电解质和插层物质的电化学合成方法，研制出无硫、无毒和无腐蚀性的石墨层间化合物，获得了膨胀石墨和柔性石墨的可控制备方法。
团队还发明了石墨烯导电剂应用技术，通过多维度导电剂的协同效应，解决了大电流下高离子位阻的瓶颈，提出了工业界通用的石墨烯导电剂使用原则，使导电剂用量减少50-80%。
此外，康飞宇团队还将天然石墨深加工材料拓展应用到吸油环保、隐身屏蔽、热管理工程、燃料电池双极板及核能、医学等领域。在当前节能减排和碳中和目标的驱动下，天然石墨低生产能耗和低成本等优势日益凸显。我国目前每年生产的天然石墨负极材料高达200万吨，不仅满足了国内企业的需求，还出口到了日韩等国家。
已获专利近200 转化应用约三成
近年来，康飞宇团队涉及的材料和研究范围也在扩大，除碳材料外，主要研究领域还有固态电池、水系锌离子电池等。在固态电池方面，他们也已经深耕10余年，取得了重要突破。目前正在与企业合作，推动产业化进程；水系锌离子电池由于其高安全性、低成本和环境友好性，在大规模储能和清洁能源转型领域备受瞩目。康飞宇团队是首个发明水系锌离子电池的科研团队，他介绍，这种电池具有环保、安全、低成本等优点，特别适用于大规模储能应用，并能为清洁能源转型提供关键支持，具有巨大的应用潜力。
截至目前，康飞宇教授团队研发的专利已经近200项，转化应用率约30%。其中，大部分是通过毕业生创业实现的。康教授认为，学生毕业后用研究成果去创业，是科技成果转化的重要路径之一。
清华大学深圳国际研究生院在教育中，不仅重视科研能力的培养，也高度重视学生的产业化意识，鼓励有创新创业意愿的学生勇于走出实验室，将论文写在产业服务上。“我们让学生深入企业，在企业中锻炼、学习，通过融入生产生活，发现问题、找准方向。”康教授说。碰到难题，又可以回到实验室去讨论和实验，利用高校科研资源，寻找解决路径。
“他们既有实验室的经验和知识，又去市场看过、做过，也就不会觉得创业很难，从而有勇气走出第一步。”康飞宇说。他的毕业生中，有二三十人选择了自主创业，成立了自己的创业公司，其中，已有公司上市，成为行业佼佼者。碳材料高新技术企业翔丰华便是学生毕业后创立的公司，公司于2020年成功上市，目前已经是国内锂电池负极材料的主力供应商。
校企合作也是研究成果产业化的重要途径。据悉，康飞宇教授团队与宁德时代、欣旺达等知名企业建立了长期合作关系，针对产品需求，提供解决方案。团队研发的石墨烯导电剂，在2013年已经应用于某电池生产企业，极大提升了电池效能。据悉，这也是石墨烯导电剂最早在电池领域的应用。
康飞宇始终认为，科研工作不能停留在理论研究，要积极融入生产生活，将研究成果转化为实际生产力，才能为社会创造更多价值。
深化“政产学研金用”推动行业再升级
2023年，我国电动汽车、锂离子电池和太阳能电池等“新三样”产品合计出口1.06万亿元，首次突破万亿元大关。我国新能源产品、技术在全球有着领先优势和极高认可度，与此同时，国内新能源产能过剩、行业内卷问题也日益凸显。新能源产业进一步壮大、可持续发展路在何方？康教授认为，“政产学研金用”协同发力，共同推进技术革新、产业融合、集群发展和全球化是必由之路。
2019年，经国家工信部批准，由深圳欣旺达股份、比亚迪、清华大学深圳国际研究生院等企业和高校科研机构发起的国家先进电池材料产业集群成立。五年来，集群通过各方高效协作，整合先进电池材料产业的相关资源，围绕产业重点企业、高校、科研院所开展各类战略研究、联合创新、产业集聚等多元化全方位的集群发展促进工作，对粤港澳大湾区乃至全国的先进电池材料产业链、创新链、人才链以及教育链的紧密融合与发展起到了极大的助推作用，成为推动电池产业发展的强大引擎。
科技创新是行业发展的加速器。而技术攻关，往往涉及到上下游各个环节和不同材料、技术的迭代升级，非一家机构的研究所能涵盖的范围。康教授认为，未来，产业集群可发挥平台力量，通过资源整合，帮助研发团队、企业等打通信息、资源、技术壁垒，更高效的推进各项研究和产业化进程。他举例介绍，中小企业创业初期，往往研发力量相对薄弱，没有足够的设备、人才和场地支撑。清华大学深圳国际研究生院在2008年就成立了材料与器件检测技术中心，在满足本校教学科研需求的前提下，为珠三角、全国、乃至世界有需要的科研院所、企业等提供全方位的电池检测和中试服务。目前，该平台已拥有1.7亿的专业测试分析仪器和研发设备，并建设了一支高水平专业技术服务团队，在推动珠三角地区的科研进步、产业发展起到了一定作用。“这是科技资源共享的一个典范，未来，我们的产业集群也可以朝着这个方向去推进。”康教授说。
此外，他认为，在全球化的大背景下，集群不仅要立足国内，更要放眼世界。“中国在新能源领域已经明显处于领先地位，如何将这些优势转化为推动全球新能源发展的动力，如何帮助企业在保持国内市场竞争力的同时，前往更广阔的蓝海寻找新机遇，是集群需要思考的问题。”康教授说，建议集群通过组织国际论坛、搭建国际交流平台、连接资源助力企业抱团出海等，向世界传播中国“低碳好声音”“低碳好技术”，引导国际社会正确认识“双碳”目标的重要性，推动全球新能源产业的协同发展。
审读：吴席平
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