中国钠离子电池技术突破：胡勇胜团队十年磨一剑引领电动自行车新革命
陈立泉院士是中国锂离子电池的奠基人。（左）他向胡勇胜（中）讲解着最新的电池知识。（资料照片）洁白的外衣，灵巧的身型。前不久，一批崭新的电动自行车在中科院物理所园区低调地亮相了。它们作为实验用车，要进行更为广泛的测试。这批外形闪亮的“小白”，有着一颗特殊的“心脏”，那就是钠离子电池。
钠离子电池与锂离子电池工作原理基本相同，它是一种可充放电电池。这种电池依靠钠离子在正负极之间可逆脱出和嵌入，从而实现能量的存储与输出。听起来似乎简单，但要将其中的关键技术一一攻克却并非易事。中国科学院物理研究所研究员、北京中科海钠科技有限责任公司创始人胡勇胜，带领着他的研究团队，一干就是 10 年。
“如果失败了呢？”
面对追问，语速飞快的胡勇胜冲着经济日报记者腼腆地笑了笑，他表示从来没有思考过这个问题。
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如今回首，那时胡勇胜的那个选择，可谓是充满冒险。2010 年，刚从海外学成归来的胡勇胜怀着满腔热忱，把研究目标定在了当时的“大冷门”——钠离子电池上，那时候质疑声接连不断。胡勇胜还记得，在 2013 年，一家全球知名的锂电池公司对他的研究进行了一次内部评估，得出的结论是：不看好。
既然如此，为何还要去做“明知山有虎，偏向虎山行”的事呢？胡勇胜扶了扶眼镜，开始回忆起当年挑战钠离子电池的初衷。在所有的电池技术当中，锂离子电池的综合性能是最为优秀的。然而，锂资源的储量是有限的，我国有 80%的锂资源都依赖进口。正因如此，锂离子电池很难在同一时间满足我国大规模储能、电动交通工具以及消费电子等方面的需求。
钠资源储量丰富，并且分布广泛，成本低廉，环境友好。同时，钠离子电池的生产还能够兼容锂离子电池现有的生产设备。胡勇胜说，对于国家能源安全来说，我国的基本国情为钠离子电池在中国实现产业化提供了发展的基础。
理想是丰满的，现实却很骨感。正极、负极以及电解质，它们作为组成电池的三大核心材料，一直以来都是学界和产业领域研发的重点。在这些材料中，正极材料不但决定着电池的性能与成本，而且还是电池容量以及电池能量密度能否进一步提升的关键。
怎样找到既便宜又性能好的正极材料呢？从名目繁多的化学元素周期表中筛选出有效活性元素，就如同在没有提示的情况下走出迷宫，问题和答案都不确定。胡勇胜为此尝试了 3 年。随着时间的推移，胡勇胜已记不清当初到底试验了多少种正极材料。他只记得有一次偶然的机会，突然想到儿时老家收破烂的人常说的“破铜烂铁”这个词。对呀，是铜！胡勇胜一直为找不到正极材料而苦闷，此刻他突然有了一种醍醐灌顶的感觉。
铜相对一些贵金属元素而言是比较便宜的，它的成本仅为钴的四分之一，也只是镍的二分之一。然而，它也有明显的“短板”，那就是在锂电池中没有活性。那么，对于钠离子电池，铜是否会是个例外呢？胡勇胜经过两年时间给出了答案：单纯的铜和钠不会产生活性反应。然而，选用钠、铜、铁、锰这 4 个化学元素，以合理的比例合成正极材料，这种材料不仅具有活性，而且成本足够低廉。正因如此，钠离子电池的成本优势更加突出。
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正极材料的研发已经告一段落，接着负极材料的研发迅速被提上了日程。在经过不懈的努力之后，胡勇胜最终成功研制出了以无烟煤为基础的钠离子电池负极材料。
胡勇胜带领他的研究团队一步步地摸索前行，在这个过程中一路披荆斩棘。他们陆续研发出了低温/室温钠离子电池的新型正极材料，还研发出了电解质材料以及负极材料，这些研发成果为钠离子电池的实用化奠定了基础。他们基于拥有完全自主知识产权的材料体系，在全球率先实现了钠离子电池的量产。每个月能够生产 30 万支电芯。他们还推出了全球首辆钠离子电池低速电动车以及全球首座 100 千瓦时钠离子电池储能电站。目前，他们研发的钠离子电池的能量密度达到了 120 瓦时/千克，大约是铅酸电池的 3 倍。
面向未来，胡勇胜坦言，尽管钠离子电池的综合性能如今已向锂离子电池靠近，且在成本方面展现出明显优势，储存相同能量时，成本比锂离子电池低约 30%，但并非要将锂离子电池取代。
我们期望它在未来可以成为锂离子电池的有益补充。它能够为我国的能源安全提供保障，也能够为社会的可持续发展提供保障。胡勇胜如是说道。
本报记者 沈 慧
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