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鋰離子電池大家都知道，但你聽說過鈉離子電池嗎？


近日，重慶市科技獎(jiǎng)勵(lì)大會召開，西南大學(xué)綠色電源團(tuán)隊(duì)獨(dú)立研發(fā)的“高性能堿金屬二次電池電極材料的研究”項(xiàng)目，獲得重慶市自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

該項(xiàng)目在實(shí)施過程中取得了一系列重要科研成果，為今后大規(guī)模儲能電池體系的開發(fā)應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)，提供了技術(shù)支持。

那么，什么是高性能堿金屬二次電池電極材料？這個(gè)項(xiàng)目對人們生產(chǎn)生活又會帶來哪些變化？

上游新聞記者專訪了項(xiàng)目主要完成人，西南大學(xué)材料與能源學(xué)院院長徐茂文教授。

十年磨一劍

鈉電池技術(shù)位居國內(nèi)先進(jìn)水平

電池是人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚南M(fèi)品。手機(jī)、電動車、大規(guī)模儲能都離不開電池。因此，如何升級電池技術(shù)一直是科研工作者的研究目標(biāo)，徐茂文就是其中之一。

早在2010年，還在美國德州大學(xué)奧斯汀分校開展博士后研究的徐茂文就開始專研鈉離子電池。

他的導(dǎo)師是被譽(yù)為“鋰電之父”的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者約翰·古迪納夫。徐茂文說：“古迪納夫先生在2010年就預(yù)測下一代電池可能是鈉離子電池，這種觀念在鋰電池飛速發(fā)展的當(dāng)年，是非常有前瞻性的”。

2013年，徐茂文回國后在西南大學(xué)組建綠色電源團(tuán)隊(duì)，開始重點(diǎn)把精力放在鈉離子電池電極材料的研究上面，取得了豐碩的成果。


徐茂文介紹，西南大學(xué)綠色電源團(tuán)隊(duì)，由3名正教授、5名副教授、2名講師和60余研究生組成，教師大部分具有海外學(xué)習(xí)工作經(jīng)歷。近年來在高水平期刊如《自然·通訊》、《德國應(yīng)用化學(xué)》、《先進(jìn)能源材料》等上發(fā)表SCI論文200多篇，授權(quán)專利20余項(xiàng)，部分成果已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，技術(shù)處于國內(nèi)先進(jìn)水平。

除了鈉離子電池，徐茂文團(tuán)隊(duì)還對鉀離子電池展開了開創(chuàng)性的研究。

目前，該團(tuán)隊(duì)已設(shè)計(jì)制備了一系列新型鈉、鉀離子二次可充電池正負(fù)極材料，探索了不同材料的離子儲存機(jī)理，并提出了一些新的理論模型。

助力“雙碳”戰(zhàn)略

材料成本比鋰離子電池降低三成

鈉離子電池與鋰離子電池相比，有何優(yōu)勢？

徐茂文介紹，鈉離子電池的突出優(yōu)勢在于成本，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。一方面，鈉在地殼中的資源豐度較大，且分布廣，因此鈉的成本較低；鋰在地殼上的豐度較小，且主要集中在澳大利亞、智利、阿根廷等國家，鋰資源存在短缺和成本大幅波動的問題。

另一方面，由于鈉與鋁不會形成合金，因此鈉離子電池的正負(fù)極集流體都可以用鋁箔，而鋰離子電池的負(fù)極集流體常用的是銅箔，鋁箔的價(jià)格不到銅箔價(jià)格的六分之一。

因此，大致估算，在大規(guī)模商業(yè)化之后，鈉離子電池的材料成本會比鋰離子電池降低30%-40%。

“在國家雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)背景下，鈉離子電池的應(yīng)用前景非常廣闊，特別是在對能量密度要求不高的大規(guī)模儲能方面。這次獲獎(jiǎng)對我們來說意義非凡，是對我們科研工作的極大肯定，這將鼓舞我們繼續(xù)堅(jiān)定自己的研究方向，專注于鈉離子電池的研究，集中力量，信心百倍地去攻克鈉離子電池規(guī)模產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中遇到的各項(xiàng)問題，盡早推動其產(chǎn)業(yè)化。”

徐茂文表示，團(tuán)隊(duì)目前已經(jīng)和一些大型的新能源科技公司簽訂了合作協(xié)議，希望能盡快將成果產(chǎn)業(yè)化，為重慶的新能源產(chǎn)業(yè)注入先進(jìn)的技術(shù)支持。 

原標(biāo)題：助力“雙碳”戰(zhàn)略 重慶這項(xiàng)電池技術(shù)大幅降低儲能成本