早在2011年,中科院物理所研究員胡勇勝就帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì),率先進(jìn)軍鈉離子電池領(lǐng)域;當(dāng)時(shí),這一領(lǐng)域還鮮有問(wèn)津者。常見(jiàn)的鋰離子電池的正極材料多含有鎳、鈷等價(jià)格較貴的過(guò)渡金屬元素,在鋰電中常用的石墨負(fù)極幾乎不具備儲(chǔ)鈉性能。而在對(duì)鈉離子電池的研究中,胡勇勝發(fā)現(xiàn),銅基的層狀氧化物在作為正極材料時(shí)具有活性,且能提高電壓;負(fù)極材料也可更換為價(jià)格更便宜的材料——無(wú)煙煤基無(wú)定形碳材料。
當(dāng)前以鋰離子電池為主的新能源電池領(lǐng)域發(fā)展迅猛,為何還要另辟蹊徑,研發(fā)鈉離子電池?中科院物理所副研究員陸雅翔解釋?zhuān)覈?guó)鋰資源70%依賴(lài)進(jìn)口,鈉離子電池所需的資源豐富、原料更易得,其電芯材料成本大約相當(dāng)于磷酸鐵鋰電芯材料成本的70%,具有成本優(yōu)勢(shì)。
為了讓科研成果更好地走入市場(chǎng),2017年,專(zhuān)注于新一代儲(chǔ)能體系鈉離子電池研發(fā)與生產(chǎn)的中科海鈉公司成立。目前,該公司依托胡勇勝團(tuán)隊(duì)的科研成果,已有3款鈉離子電池電芯產(chǎn)品發(fā)布,相關(guān)的生產(chǎn)線也已經(jīng)建立,產(chǎn)能正在不斷擴(kuò)大。從短續(xù)航電動(dòng)汽車(chē)到1兆瓦時(shí)大型儲(chǔ)能電站的示范應(yīng)用,再到應(yīng)用于A00級(jí)車(chē)輛(微型車(chē))的動(dòng)力系統(tǒng),鈉離子電池正在一步步走近我們的生活。
去年,胡勇勝團(tuán)隊(duì)突破性實(shí)現(xiàn)了鈉離子電池200瓦時(shí)每公斤的能量密度,超過(guò)了常見(jiàn)“磷酸鐵鋰-石墨”鋰電池平均180瓦時(shí)每公斤的水平。“這項(xiàng)工作證明了,只要選擇合適的電池材料與體系,鈉離子電池的能量密度可以達(dá)到甚至超過(guò)鋰離子電池的水平。當(dāng)然,這個(gè)數(shù)據(jù)目前僅在實(shí)驗(yàn)室獲得,后續(xù)還需要持續(xù)研究以提升電池綜合性能。”陸雅翔表示,新發(fā)布的A00級(jí)鈉離子電池電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程為252公里,電池容量為25千瓦時(shí),快充充電時(shí)間為15至20分鐘,可完全滿(mǎn)足短續(xù)航電動(dòng)汽車(chē)的需求。
成本低、材料足、更安全,鈉離子電池的這些特性,不僅讓它在短續(xù)航動(dòng)力電池領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景,也更適合在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域大展拳腳。“我相信,鈉離子電池一定會(huì)在‘雙碳’目標(biāo)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中發(fā)揮重要作用。”胡勇勝說(shuō)。