欢迎浏览中国储能网
您的位置: 首页  > 首屏 > 储能市场4 > 新型储能技术  返回

那些年 “钠”些事

作者:中国储能网新闻中心 来源:经济日报 发布时间:2021-01-10 浏览:
分享到:

洁白的外衣、灵巧的身型,前不久,一批崭新的电动自行车低调亮相中科院物理所园区,作为实验用车进行更为广泛的测试。这批外形闪亮的“小白”有颗特殊的“心脏”——钠离子电池。

与锂离子电池工作原理基本相同,钠离子电池是一种可充放电电池,它依靠钠离子在正负极之间可逆脱出和嵌入实现能量存储与输出。听起来简单,但将其中的关键技术一一攻克并非易事,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他的研究团队,一干就是10年。

“如果失败了呢?”

“从来没有想过这个问题。”面对追问,语速飞快的胡勇胜冲着经济日报记者腼腆一笑。

如今回望,那时胡勇胜的选择,不可谓不冒险。2010年,刚刚从海外学成归来的胡勇胜满怀热忱,将研究目标对准了当时的“大冷门”——钠离子电池时,质疑声纷至沓来。胡勇胜记得,2013年,一家全球知名的锂电池公司对其研究做了一次内部评估,结论是:不看好。

既然如此,为何还要“明知山有虎,偏向虎山行”?胡勇胜扶了扶眼镜,回忆起当年挑战钠离子电池的初衷:在所有电池技术中,锂离子电池的综合性能最优秀,但锂资源储量有限,我国80%锂资源依赖进口。如此一来,锂离子电池很难同时满足我国大规模储能、电动交通工具以及消费电子的需求。

与之形成鲜明对比的是,钠资源储量丰富、分布广泛、成本低廉、环境友好,而且钠离子电池生产还可兼容锂离子电池现有生产设备。“对国家能源安全而言,我国的基本国情为钠离子电池中国产业化提供了发展土壤。”胡勇胜说。

理想很丰满,现实很骨感。正极、负极、电解质,作为组成电池的三大核心材料,一直是学界、产业领域研发的重点。其中,正极材料不仅决定着电池的性能和成本,也是电池容量、电池能量密度能否进一步提高的关键。

怎样才能找到既便宜、性能又好的正极材料?从名目繁多的化学元素周期表上筛选出有效活性元素,就好像在没有提示的情况下走出迷宫,问题与答案都不确定,胡勇胜这一试就是3年。时过境迁,胡勇胜已不记得当初究竟试验了多少种正极材料。他只记得一次偶然的机会,忽然想到儿时老家收破烂的人常说的一个词“破铜烂铁”。“对呀,铜!”一直为找不到正极材料苦闷的胡勇胜突然有种醍醐灌顶的感觉。

的确,与一些贵金属元素相比,铜相对便宜,其成本只有钴的四分之一、镍的二分之一,但是它的“短板”也很明显——在锂电池中没有活性。那么,对于钠离子电池,铜会不会是个例外?又用了两年时间,胡勇胜给出了答案:单纯的铜和钠不会产生活性反应,但选用钠铜铁锰这4个化学元素以合理的比例合成正极材料,不仅具有活性,而且成本足够低廉,这使得钠离子电池的成本优势更加突出。

正极材料的研发暂告一段落,负极材料的研发很快提上日程。经过不懈努力,胡勇胜最终研制出了无烟煤基钠离子电池负极材料。

就这样一点点摸索着前进,胡勇胜带领他的研究团队一路披荆斩棘,陆续研发了低温/室温钠离子电池新型正极材料、电解质材料和负极材料,为钠离子电池的实用化奠定了基础。基于具有完全自主知识产权的材料体系,他们在全球首次实现了钠离子电池的量产,每个月可以生产30万支电芯,并推出了全球首辆钠离子电池低速电动车和全球首座100千瓦时钠离子电池储能电站。目前,其研发的钠离子电池的能量密度已达120瓦时/千克,是铅酸电池的3倍左右。

“今后,低成本钠离子电池有望在低速电动车、电动船、家庭储能、电网储能等领域获得应用。”面向未来,胡勇胜坦言,尽管钠离子电池的综合性能现在已经向锂离子电池靠近,在成本方面展现出显著的优势,储存相同的能量,成本比锂离子电池低30%左右,但并非要取而代之。

“我们希望它能够在未来成为锂离子电池的有益补充,为我国能源安全和社会可持续发展提供保障。”胡勇胜说。

本报记者 沈 慧

关键字:钠离子电池

中国储能网版权声明:凡注明来源为“中国储能网:xxx(署名)”,除与中国储能网签署内容授权协议的网站外,其他任何网站或者单位如需转载需注明来源(中国储能网)。凡本网注明“来源:xxx(非中国储能网)”的作品,均转载与其他媒体,目的在于传播更多信息,但并不意味着中国储能网赞同其观点或证实其描述,文章以及引用的图片(或配图)内容仅供参考,如有涉及版权问题,可联系我们直接删除处理。其他媒体如需转载,请与稿件来源方联系,如产生任何版权问题与本网无关,想了解更多内容,请登录网站:http://www.escn.com.cn

相关报道