近日，我國(guó)科技部高技術(shù)研究發(fā)展中心組織的“2020年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展”評(píng)選正式啟動(dòng)，由兩院院士、973計(jì)劃顧問(wèn)組和咨詢組專家、973計(jì)劃項(xiàng)目首席科學(xué)家、國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任等專家學(xué)者經(jīng)過(guò)初選和終選兩輪投票選出，旨在加強(qiáng)科學(xué)精神、科學(xué)知識(shí)和科學(xué)方法的普及，增進(jìn)全社會(huì)對(duì)我國(guó)基礎(chǔ)研究工作的關(guān)注，促進(jìn)公眾更加理解、關(guān)心和支持科學(xué)技術(shù)發(fā)展。由中科海鈉創(chuàng)始人、中科院物理所胡勇勝研究員與合作者共同完成的關(guān)于鈉離子電池的研究成果成功入選30項(xiàng)候選成果，目前正在進(jìn)行下一階段評(píng)選中。

近年來(lái)，隨著全球動(dòng)力和儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，二次電池這種能實(shí)現(xiàn)電能與化學(xué)能高效轉(zhuǎn)化的新型儲(chǔ)能技術(shù)，在新一輪能源變革中受到廣泛關(guān)注。其中，鋰離子電池作為電池領(lǐng)域的“絕對(duì)一哥”，雖然占據(jù)了半壁江山，但由于鋰資源的稀缺性、分布不均以（~70%在南美洲）及成本較高，產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨天花板，市場(chǎng)亟需新的動(dòng)力電池以滿足日漸增長(zhǎng)的產(chǎn)業(yè)需求。

在此背景下，中科海鈉胡勇勝及其研究團(tuán)隊(duì)將目光轉(zhuǎn)向了與鋰離子電池性能相似的鈉離子電池上。鋰、鈉同為堿金屬元素，相似的外層電子結(jié)構(gòu)使得它們具有相近的電化學(xué)特性，同時(shí)鈉資源在地球上的儲(chǔ)量十分豐富且成本更低，這無(wú)疑讓鈉離子電池成為最具希望的大規(guī)模電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)。

憑借此前長(zhǎng)達(dá)10年在鈉離子電池領(lǐng)域的研究積累，今年11月，由胡勇勝主導(dǎo)的鈉離子電池研究論文《Rational design of layered oxide materials for sodium-ion batteries》在世界頂級(jí)學(xué)術(shù)刊物《Science》上正式發(fā)表，同時(shí)，這也是《Science》創(chuàng)刊百余年來(lái)首次刊登鈉離子電池領(lǐng)域相關(guān)文章。

​該研究是針對(duì)鈉離子電池層狀氧化物成相規(guī)律的理論研究。胡勇勝等通過(guò)引入“陽(yáng)離子勢(shì)（Φcation）”這一新物理量反映層狀氧化物中堿金屬層和過(guò)渡金屬層之間的相互作用，以指示八面體型（O3）和三棱柱型（P2）結(jié)構(gòu)之間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，并繪制出能夠區(qū)分這兩種結(jié)構(gòu)的“相圖”，提出了預(yù)測(cè)和設(shè)計(jì)層狀氧化物材料的新方法，并在實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了該方法的有效性，為低成本、高性能鈉離子電池層狀氧化物正極材料的設(shè)計(jì)制備提供了理論指導(dǎo)。

業(yè)內(nèi)專家表示，該項(xiàng)研究揭示了長(zhǎng)期以來(lái)困擾鈉離子電池制備時(shí)關(guān)于層狀氧化物中O3與P2型結(jié)構(gòu)形成之謎，有助于在生產(chǎn)過(guò)程中提前預(yù)判材料構(gòu)型，并以此為依據(jù)設(shè)計(jì)制備能精準(zhǔn)適配應(yīng)用場(chǎng)景的最優(yōu)的鈉離子電池材料，極大優(yōu)化了鈉離子電池制造流程，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。

目前，由胡勇勝研究員創(chuàng)立的中科海鈉科技有限責(zé)任公司已擁有數(shù)十項(xiàng)鈉離子電池材料組成、結(jié)構(gòu)、制造和應(yīng)用的核心專利，研發(fā)的具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的低成本鈉離子電池綜合性能處于國(guó)際領(lǐng)先水平：軟包電芯的能量密度達(dá)到145Wh/kg，2C倍率下循環(huán)壽命達(dá)到4500次，高低溫環(huán)境適應(yīng)性好，安全性能優(yōu)異，并在電動(dòng)自行車(chē)、低速電動(dòng)車(chē)、園區(qū)/景區(qū)觀光車(chē)、家庭儲(chǔ)能柜和儲(chǔ)能電站實(shí)現(xiàn)了示范應(yīng)用。鈉離子電池作為變革性的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)，將在實(shí)現(xiàn)電動(dòng)中國(guó)及碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)中發(fā)揮重要作用。

鈉離子電池潛在場(chǎng)景示范應(yīng)用