中國锂離子電池奠基人陳立泉院士（左）向胡勇勝（中）講解最新電池知識。 （資料照片）

潔白的外衣、靈巧的身型，前不久，一批嶄新的電動自行車低調亮相中科院物理所園區，作為實驗用車進行更為廣泛的測試。這批外形閃亮的“小白”有顆特殊的“心髒”——鈉離子電池。

與锂離子電池工作原理基本相同，鈉離子電池是一種可充放電電池，它依靠鈉離子在正負極之間可逆脫出和嵌入實現能量存儲與輸出。聽起來簡單，但将其中的關鍵技術一一攻克并非易事，中國科學院物理研究所研究員、北京中科海鈉科技有限責任公司創始人胡勇勝帶領他的研究團隊，一幹就是10年。

“如果失敗了呢？”

“從來沒有想過這個問題。”面對追問，語速飛快的胡勇勝沖着經濟日報記者腼腆一笑。

如今回望，那時胡勇勝的選擇，不可謂不冒險。2010年，剛剛從海外學成歸來的胡勇勝滿懷熱忱，将研究目标對準了當時的“大冷門”——鈉離子電池時，質疑聲紛至沓來。胡勇勝記得，2013年，一家全球知名的锂電池公司對其研究做了一次内部評估，結論是：不看好。

既然如此，為何還要“明知山有虎，偏向虎山行”？胡勇勝扶了扶眼鏡，回憶起當年挑戰鈉離子電池的初衷：在所有電池技術中，锂離子電池的綜合性能最優秀，但锂資源儲量有限，我國80%锂資源依賴進口。如此一來，锂離子電池很難同時滿足我國大規模儲能、電動交通工具以及消費電子的需求。

與之形成鮮明對比的是，鈉資源儲量豐富、分布廣泛、成本低廉、環境友好，而且鈉離子電池生産還可兼容锂離子電池現有生産設備。“對國家能源安全而言，我國的基本國情為鈉離子電池中國産業化提供了發展土壤。”胡勇勝說。

理想很豐滿，現實很骨感。正極、負極、電解質，作為組成電池的三大核心材料，一直是學界、産業領域研發的重點。其中，正極材料不僅決定着電池的性能和成本，也是電池容量、電池能量密度能否進一步提高的關鍵。

怎樣才能找到既便宜、性能又好的正極材料？從名目繁多的化學元素周期表上篩選出有效活性元素，就好像在沒有提示的情況下走出迷宮，問題與答案都不确定，胡勇勝這一試就是3年。時過境遷，胡勇勝已不記得當初究竟試驗了多少種正極材料。他隻記得一次偶然的機會，忽然想到兒時老家收破爛的人常說的一個詞“破銅爛鐵”。“對呀，銅！”一直為找不到正極材料苦悶的胡勇勝突然有種醍醐灌頂的感覺。

的确，與一些貴金屬元素相比，銅相對便宜，其成本隻有钴的四分之一、鎳的二分之一，但是它的“短闆”也很明顯——在锂電池中沒有活性。那麼，對于鈉離子電池，銅會不會是個例外？又用了兩年時間，胡勇勝給出了答案：單純的銅和鈉不會産生活性反應，但選用鈉銅鐵錳這4個化學元素以合理的比例合成正極材料，不僅具有活性，而且成本足夠低廉，這使得鈉離子電池的成本優勢更加突出。

正極材料的研發暫告一段落，負極材料的研發很快提上日程。經過不懈努力，胡勇勝最終研制出了無煙煤基鈉離子電池負極材料。

就這樣一點點摸索着前進，胡勇勝帶領他的研究團隊一路披荊斬棘，陸續研發了低溫/室溫鈉離子電池新型正極材料、電解質材料和負極材料，為鈉離子電池的實用化奠定了基礎。基于具有完全自主知識産權的材料體系，他們在全球首次實現了鈉離子電池的量産，每個月可以生産30萬支電芯，并推出了全球首輛鈉離子電池低速電動車和全球首座100千瓦時鈉離子電池儲能電站。目前，其研發的鈉離子電池的能量密度已達120瓦時/千克，是鉛酸電池的3倍左右。

“今後，低成本鈉離子電池有望在低速電動車、電動船、家庭儲能、電網儲能等領域獲得應用。”面向未來，胡勇勝坦言，盡管鈉離子電池的綜合性能現在已經向锂離子電池靠近，在成本方面展現出顯著的優勢，儲存相同的能量，成本比锂離子電池低30%左右，但并非要取而代之。

“我們希望它能夠在未來成為锂離子電池的有益補充，為我國能源安全和社會可持續發展提供保障。”胡勇勝說。

本報記者 沈 慧

來源： 經濟日報

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