鈉離子電池研究成果入選2020年度中國科學十大進展30項候選成果

近日，我國科技部高技術研究發展中心組織的“2020年度中國科學十大進展”評選正式啟動，由兩院院士、973計劃顧問組和咨詢組專家、973計劃項目首席科學家、國家重點實驗室主任等專家學者經過初選和終選兩輪投票選出，旨在加強科學精神、科學知識和科學方法的普及，增進全社會對我國基礎研究工作的關注，促進公眾更加理解、關心和支持科學技術發展。由中科海鈉創始人、中科院物理所胡勇勝研究員與合作者共同完成的關于鈉離子電池的研究成果成功入選30項候選成果，目前正在進行下一階段評選中。

近年來，隨著全球動力和儲能電池產業的快速發展，二次電池這種能實現電能與化學能高效轉化的新型儲能技術，在新一輪能源變革中受到廣泛關注。其中，鋰離子電池作為電池領域的“絕對一哥”，雖然占據了半壁江山，但由于鋰資源的稀缺性、分布不均以（~70%在南美洲）及成本較高，產業發展面臨天花板，市場亟需新的動力電池以滿足日漸增長的產業需求。

在此背景下，中科海鈉胡勇勝及其研究團隊將目光轉向了與鋰離子電池性能相似的鈉離子電池上。鋰、鈉同為堿金屬元素，相似的外層電子結構使得它們具有相近的電化學特性，同時鈉資源在地球上的儲量十分豐富且成本更低，這無疑讓鈉離子電池成為最具希望的大規模電化學儲能技術。

憑借此前長達10年在鈉離子電池領域的研究積累，今年11月，由胡勇勝主導的鈉離子電池研究論文《Rational design of layered oxide materials for sodium-ion batteries》在世界頂級學術刊物《Science》上正式發表，同時，這也是《Science》創刊百余年來首次刊登鈉離子電池領域相關文章。

​該研究是針對鈉離子電池層狀氧化物成相規律的理論研究。胡勇勝等通過引入“陽離子勢（Φcation）”這一新物理量反映層狀氧化物中堿金屬層和過渡金屬層之間的相互作用，以指示八面體型（O3）和三棱柱型（P2）結構之間的競爭關系，并繪制出能夠區分這兩種結構的“相圖”，提出了預測和設計層狀氧化物材料的新方法，并在實驗上證實了該方法的有效性，為低成本、高性能鈉離子電池層狀氧化物正極材料的設計制備提供了理論指導。

業內專家表示，該項研究揭示了長期以來困擾鈉離子電池制備時關于層狀氧化物中O3與P2型結構形成之謎，有助于在生產過程中提前預判材料構型，并以此為依據設計制備能精準適配應用場景的最優的鈉離子電池材料，極大優化了鈉離子電池制造流程，提高了生產效率，降低了生產成本。

目前，由胡勇勝研究員創立的中科海鈉科技有限責任公司已擁有數十項鈉離子電池材料組成、結構、制造和應用的核心專利，研發的具有完全自主知識產權的低成本鈉離子電池綜合性能處于國際領先水平：軟包電芯的能量密度達到145Wh/kg，2C倍率下循環壽命達到4500次，高低溫環境適應性好，安全性能優異，并在電動自行車、低速電動車、園區/景區觀光車、家庭儲能柜和儲能電站實現了示范應用。鈉離子電池作為變革性的大規模儲能技術，將在實現電動中國及碳達峰、碳中和目標中發揮重要作用。

鈉離子電池潛在場景示范應用