日前，2021年度北京市科學技術獎正式公布，中國科學院物理研究所申報項目《鈉離子電池層狀氧化物材料構效關系研究》榮獲北京市自然科學獎一等獎，該項目團隊成員包括：胡勇勝、陸雅翔、容曉暉、肖睿娟 、禹習謙、谷林、李泓、黃學杰、陳立泉。

鈉離子電池作為一種新型二次化學電源，不僅原材料無資源約束問題，同時具備安全性、高低溫性能以及大倍率充放電性能，資源優勢和成本優勢明顯，在大規模電化學儲能、低速電動車等應用領域，有望與鋰離子電池形成互補和有效替代。

與鋰離子電池相比，鈉離子電池能量密度略低，鈉離子電池應用于儲能電站，雖然增加了安裝設備及用地的成本。但是由于鈉離子電池在充放循環中不用擔心過放電的問題，放電深度可達100%，其實際可用容量近乎等于標稱容量。另外，由于鈉離子電池的溫度適應性較寬，在充放電過程中的輔助耗能進一步降低。在產品全生命周期內，鈉離子電池儲能還可以通過電池結構和工藝創新設計，降低制造、運維和電池組替換成本，從而降低整個儲能電站的度電成本。

個人簡介

中國科學院物理研究所研究員，英國皇家化學學會會士/英國物理學會會士，2017年入選第三批國家“萬人計劃”科技創新領軍人才，中國科協十大代表。先后承擔了國家科技部863創新團隊、國家杰出青年科學基金等項目。自2001年以來，主要從事先進二次電池的應用基礎研究，立足科學前沿和聚焦國家重大需求，注重基礎與應用，在鈉(鋰)離子電池正負極材料、多尺度結構演化、功能電解質材料等方面取得多項創新性研究結果。

主要工作及成果

1.發現Cu2+/Cu3+氧化還原電對在鈉離子氧化物中具有電化學活性，并以此設計系列不含Ni/Co空氣中穩定性好的低成本氧化物正極材料；

2.提出無煙煤/煤作為前驅體制備低成本碳負極材料，并研制出容量大于400 mAh/g兼顧高首效的碳負極材料；

3.提出新型高鹽/低鹽濃度電解質體系；

4.提出一類高熵層狀氧化物正極材料；

5.多尺度研究了多種電極材料的儲鋰/鈉機制；

6.提出利用陽離子勢來預測層狀氧化物相結構的方法；

7.提出了水系堿金屬離子電池新材料體系；

8.2018年6月推出了全球首輛鈉離子電池微型電動車，并于2019年3月發布了首座30 kW/100 kWh鈉離子電池儲能電站，2021年6月啟用首套1MWh的鈉離子電池光儲充智能微網系統；在Science、Nature Energy、Nature Mater.、Joule、Nature Commun.、Science Adv.等國際重要學術期刊上共合作發表論文300余篇，引用30000余次，H-因子102，連續9年入選科睿唯安“高被引科學家”。合作申請80余項中國發明專利、已授權50項專利（包括多項美國、日本、歐盟專利）。目前擔任ACS Energy Letters雜志資深編輯，合著出版《鈉離子電池科學與技術》（已印刷6000余本）及《Sodium-Ion Batteries》。

所獲榮譽與獎勵

北京市自然科學獎一等獎、第十四屆中國青年科技獎、國際電化學學會Tajima Prize、英國皇家學會牛頓高級訪問學者等。開發的鈉離子電池技術在第一屆全國先進儲能技術創新挑戰賽中榮獲“技術創新獎”、第六屆國際儲能創新大賽中榮獲“2022創新典范TOP10”、第三屆國際儲能創新大賽中榮獲“2019儲能技術創新典范TOP10”和“評委會大獎”、第九屆中國科學院北京分院科技成果轉化特等獎、2020年科創中國·科技創新創業大賽TOP10、2020年中關村國際前沿科技創新大賽總決賽亞軍、入選2020年度中國科學十大進展30項候選成果。

經典論文

中科海鈉

2017年以中國科學院物理研究所陳立泉院士，胡勇勝研究員為技術帶頭人的研究開發團隊成立中科海鈉。其擁有多項鈉離子電池核心專利，是國際領先的擁有鈉離子電池核心專利與技術的電池企業。中科海鈉聚焦長壽命、寬溫區、高功率鈉離子電池產品，潛在應用覆蓋短續航電動車、規模儲能、電動汽車、國家安全等領域。

自2011年起，由胡勇勝研究員帶領的研發團隊在物理所三十多年鋰電池研究積累的基礎上，致力于低成本、安全環保、高性能鈉離子電池技術的研發。該體系選用資源豐富的鈉作為活性元素，正負極材料分別選用成本低廉的鈉銅鐵錳氧化物和無煙煤基軟碳，從而具備了明顯的成本優勢。經過十年的努力，胡勇勝研究員帶領的研發團隊在科研及技術方面不斷取得突破性進展，目前鈉離子電池的能量密度已達到145 Wh/kg，是鉛酸電池的3倍左右。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。

中科海鈉的成立讓鈉離子電池商業化進程得以加速，從電極材料的基礎研發到放大制備和生產、從材料到電芯、從單體電池到電池模塊、從電池組件到低速電動車，扎實推進，穩步前行。2018年，首輛鈉離子電池低速電動車的亮相；2019年，首座鈉離子電池儲能電站問世，標志著鈉離子電池的商業化之路正式開啟！

2021年6月，全球首套1MWh鈉離子電池儲能系統在山西太原正式投入運營，在儀式現場，胡勇勝在采訪中說到，鈉離子電池的能量密度比鋰離子電池低，但是鈉離子電池的安全性、經濟性、工作溫度、循環周期等多項指標都優于鋰離子電池，更重要的是鈉離子電池不含貴金屬，破解了稀缺資源卡脖子難題。2021年12月，中科海鈉與三峽能源、三峽資本及安徽省阜陽市人民政府達成合作，將共同建設全球首條鈉離子電池規模化量產線。該產線規劃產能5GWh，分兩期建設，一期1GWh將于2022年正式投產。

2022年1月，全球首款鈉離子電池家用儲能系統正式亮相拉斯維加斯CES展。該產品由BLUETTI設計，系統搭載的鈉離子電池由中科海鈉自主研發，產品性能優異，安全性能好，在極限情況下可保證不起火、不爆炸；使用壽命長，NA300設計使用壽命12年，安裝有鈉離子電池專用BMS，可將電池使用壽命提升至10000次；充、放電溫區寬，可實現零下20℃低溫環境的充、放電使用。本款產品主要面向海外市場，進行鈉離子電池的海外市場布局，為中國鈉離子電池產業在世界上取得主導地位奠定基礎。儲能系統基礎款為3度電3千瓦的配置，依照家庭使用的需求，可加配4.8度電的鈉離子電池包，組成7.8度電3千瓦的增配款，或12.6度電的高配款，最高可組成25.2度電6千瓦的光伏儲能系統，基本滿足家庭每天的電力需求。

中科海鈉研發團隊十余年專注鈉離子電池研發，在“雙碳目標”的引導和國家政策的支持下，近年來，越來越多的科研工作者、企業和資本將目光聚焦到鈉離子電池賽道，鈉離子電池產業發展進入快車道。此次正式上線鈉離子電池家用儲能系統產品，是鈉離子電池產品日趨成熟、走向標準化規模化推廣的又一個典型案例。未來，中科海鈉將按照不同應用場景，陸續推出系列鈉離子電池產品，將各示范應用轉化為成熟商用產品，廣泛應用于低速交通及儲能等領域，為早日達成“雙碳目標”，構建“綠色中國”貢獻力量。