日前，2021年度北京市科学技术奖正式公布，中国科学院物理研究所申报项目《钠离子电池层状氧化物材料构效关系研究》荣获北京市自然科学奖一等奖，该项目团队成员包括：胡勇胜、陆雅翔、容晓晖、肖睿娟 、禹习谦、谷林、李泓、黄学杰、陈立泉。
钠离子电池作为一种新型二次化学电源，不仅原材料无资源约束问题，同时具备安全性、高低温性能以及大倍率充放电性能，资源优势和成本优势明显，在大规模电化学储能、低速电动车等应用领域，有望与锂离子电池形成互补和有效替代。
与锂离子电池相比，钠离子电池能量密度略低，钠离子电池应用于储能电站，虽然增加了安装设备及用地的成本。但是由于钠离子电池在充放循环中不用担心过放电的问题，放电深度可达100%，其实际可用容量近乎等于标称容量。另外，由于钠离子电池的温度适应性较宽，在充放电过程中的辅助耗能进一步降低。在产品全生命周期内，钠离子电池储能还可以通过电池结构和工艺创新设计，降低制造、运维和电池组替换成本，从而降低整个储能电站的度电成本。
个人简介
中国科学院物理研究所研究员，英国皇家化学学会会士/英国物理学会会士，2017年入选第三批国家“万人计划”科技创新领军人才，中国科协十大代表。先后承担了国家科技部863创新团队、国家杰出青年科学基金等项目。自2001年以来，主要从事先进二次电池的应用基础研究，立足科学前沿和聚焦国家重大需求，注重基础与应用，在钠(锂)离子电池正负极材料、多尺度结构演化、功能电解质材料等方面取得多项创新性研究结果。
主要工作及成果
1.发现Cu2+/Cu3+氧化还原电对在钠离子氧化物中具有电化学活性，并以此设计系列不含Ni/Co空气中稳定性好的低成本氧化物正极材料；
2.提出无烟煤/煤作为前驱体制备低成本碳负极材料，并研制出容量大于400 mAh/g兼顾高首效的碳负极材料；
3.提出新型高盐/低盐浓度电解质体系；
4.提出一类高熵层状氧化物正极材料；
5.多尺度研究了多种电极材料的储锂/钠机制；
6.提出利用阳离子势来预测层状氧化物相结构的方法；
7.提出了水系碱金属离子电池新材料体系；
8.2018年6月推出了全球首辆钠离子电池微型电动车，并于2019年3月发布了首座30 kW/100 kWh钠离子电池储能电站，2021年6月启用首套1MWh的钠离子电池光储充智能微网系统；在Science、Nature Energy、Nature Mater.、Joule、Nature Commun.、Science Adv.等国际重要学术期刊上共合作发表论文300余篇，引用30000余次，H-因子102，连续9年入选科睿唯安“高被引科学家”。合作申请80余项中国发明专利、已授权50项专利（包括多项美国、日本、欧盟专利）。目前担任ACS Energy Letters杂志资深编辑，合著出版《钠离子电池科学与技术》（已印刷6000余本）及《Sodium-Ion Batteries》。
所获荣誉与奖励
北京市自然科学奖一等奖、第十四届中国青年科技奖、国际电化学学会Tajima Prize、英国皇家学会牛顿高级访问学者等。开发的钠离子电池技术在第一届全国先进储能技术创新挑战赛中荣获“技术创新奖”、第六届国际储能创新大赛中荣获“2022创新典范TOP10”、第三届国际储能创新大赛中荣获“2019储能技术创新典范TOP10”和“评委会大奖”、第九届中国科学院北京分院科技成果转化特等奖、2020年科创中国·科技创新创业大赛TOP10、2020年中关村国际前沿科技创新大赛总决赛亚军、入选2020年度中国科学十大进展30项候选成果。
经典论文
中科海钠
2017年以中国科学院物理研究所陈立泉院士，胡勇胜研究员为技术带头人的研究开发团队成立中科海钠。其拥有多项钠离子电池核心专利，是国际领先的拥有钠离子电池核心专利与技术的电池企业。中科海钠聚焦长寿命、宽温区、高功率钠离子电池产品，潜在应用覆盖短续航电动车、规模储能、电动汽车、国家安全等领域。
自2011年起，由胡勇胜研究员带领的研发团队在物理所三十多年锂电池研究积累的基础上，致力于低成本、安全环保、高性能钠离子电池技术的研发。该体系选用资源丰富的钠作为活性元素，正负极材料分别选用成本低廉的钠铜铁锰氧化物和无烟煤基软碳，从而具备了明显的成本优势。经过十年的努力，胡勇胜研究员带领的研发团队在科研及技术方面不断取得突破性进展，目前钠离子电池的能量密度已达到145 Wh/kg，是铅酸电池的3倍左右。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。
中科海钠的成立让钠离子电池商业化进程得以加速，从电极材料的基础研发到放大制备和生产、从材料到电芯、从单体电池到电池模块、从电池组件到低速电动车，扎实推进，稳步前行。2018年，首辆钠离子电池低速电动车的亮相；2019年，首座钠离子电池储能电站问世，标志着钠离子电池的商业化之路正式开启！
2021年6月，全球首套1MWh钠离子电池储能系统在山西太原正式投入运营，在仪式现场，胡勇胜在采访中说到，钠离子电池的能量密度比锂离子电池低，但是钠离子电池的安全性、经济性、工作温度、循环周期等多项指标都优于锂离子电池，更重要的是钠离子电池不含贵金属，破解了稀缺资源卡脖子难题。2021年12月，中科海钠与三峡能源、三峡资本及安徽省阜阳市人民政府达成合作，将共同建设全球首条钠离子电池规模化量产线。该产线规划产能5GWh，分两期建设，一期1GWh将于2022年正式投产。
2022年1月，全球首款钠离子电池家用储能系统正式亮相拉斯维加斯CES展。该产品由BLUETTI设计，系统搭载的钠离子电池由中科海钠自主研发，产品性能优异，安全性能好，在极限情况下可保证不起火、不爆炸；使用寿命长，NA300设计使用寿命12年，安装有钠离子电池专用BMS，可将电池使用寿命提升至10000次；充、放电温区宽，可实现零下20℃低温环境的充、放电使用。本款产品主要面向海外市场，进行钠离子电池的海外市场布局，为中国钠离子电池产业在世界上取得主导地位奠定基础。储能系统基础款为3度电3千瓦的配置，依照家庭使用的需求，可加配4.8度电的钠离子电池包，组成7.8度电3千瓦的增配款，或12.6度电的高配款，最高可组成25.2度电6千瓦的光伏储能系统，基本满足家庭每天的电力需求。
中科海钠研发团队十余年专注钠离子电池研发，在“双碳目标”的引导和国家政策的支持下，近年来，越来越多的科研工作者、企业和资本将目光聚焦到钠离子电池赛道，钠离子电池产业发展进入快车道。此次正式上线钠离子电池家用储能系统产品，是钠离子电池产品日趋成熟、走向标准化规模化推广的又一个典型案例。未来，中科海钠将按照不同应用场景，陆续推出系列钠离子电池产品，将各示范应用转化为成熟商用产品，广泛应用于低速交通及储能等领域，为早日达成“双碳目标”，构建“绿色中国”贡献力量。
