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中年|执着“钠”十年 钠离子电池迎来“破晓”( 二 )


挑战接踵而至,能否降低钠离子电池负极材料成本呢?“当时,石墨作为成熟的锂离子电池负极材料却几乎不具备储钠能力无定形硬碳是众多研究的焦点,但价格较高 。 通过对碳源前驱体进行调研,我们发现无烟煤的成本平均1800元/吨,如果用无烟煤制备无定形碳负极材料将有利于大幅降低电池成本 。 基于这样的考虑,我们立即开始实验,最终研制出了无烟煤基钠离子电池负极材料 。 ”胡勇胜回忆道 。

在团队成员、中科院物理所副研究员陆雅翔看来,成功降低钠离子电池成本的关键在于敢于另辟蹊径、大胆创新 。 “在当时,国内外对钠离子电池的研究主要集中于借鉴锂离子电池的研发思路,所以迟迟没有突破性的进展,我们没有跟随大家的脚步,而是另辟蹊径,大胆尝试,挑战别人忽视的、认为不可能的道路 。 ”
在攻克钠离子电池正负极材料成本问题后,胡勇胜团队继续深入挖掘钠离子电池的其他优势,发现钠离子电池不仅拥有更好的安全性,在遇到零下40度的低温时,钠离子电池汽车还能释放80%的电量,比锂离子电池汽车更加“耐寒” 。 “此外,钠离子电池汽车充电速度更快,仅需20分钟,接下来将挑战10分钟的充电速度 。 ”胡勇胜告诉采访人员 。
对于电池制备而言,建立完整的生产线不仅重要而且投资巨大,值得一提的是,钠离子电池可以直接使用锂离子电池的生产线,无需重建 。 “不久前,我们使用锂离子电池生产线生产了8万支钠离子电池 。 正因为可以直接使用锂离子电池的生产线,钠离子电池市场化的速度将更快,可以站在前人的‘肩膀’上,我们也无比感激 。 “胡勇胜表示 。

目前,胡勇胜团队在钠离子电池正负极材料、电解液等关键材料体系和电芯制造、装配工艺等工程技术上都已具备完全自主研发能力,产品核心专利已获得中国、美国、欧盟等多个国家和地区的授权 。
中年|执着“钠”十年 钠离子电池迎来“破晓”
本文插图

中科院物理所和中科海钠设计制造的全球首座百千瓦时钠离子电池储能电站 胡勇胜供图
眼前有产业 脚下有科研
实际上,胡勇胜与物理所的缘分已有20年 。 2001年,胡勇胜便来到物理所攻读博士学位,师从陈立泉院士,也正是这一份师生谊改变了胡勇胜未来的职业生涯 。
博士毕业后,胡勇胜先后到德国和美国进修,就在完成学业之时,陈立泉联系胡勇胜,希望他能回到物理所工作 。
“我毫不犹豫地就回来了,因为我的导师和团队凝聚力 。 陈老师始终心系国家能源安全,从长远出发推动电动中国梦想的实现,不畏困难,敢于挑战,这种家国情怀和科研精神令我敬佩 。 此外,陈老师满心栽培学生,他带领下的团队有激情、有梦想、有情怀,我非常喜欢团队的科研氛围 。 ”胡勇胜回忆道 。
在当时,团队成员都为自己设定了研究方向和目标,“做用户最需要的钠离子电池,这辈子只做这一件事”正是胡勇胜为自己定的目标 。

“当时国内的科研条件随着国家的发展有了很大的改善,此外,中科院也提供了很好的科研平台和转化平台,作为科研人员,如果我们还不能做出点成绩,就真的太对不起国家,对不起老师了 。 ”胡勇胜坦言,“实际上,我也想过可能失败,但如果大家都在观望一个领域时,它可能是机遇,如果大家都已经开始做了,可能它就不再是机会了 。 ”
树立目标容易,将目标变成现实并非易事 。 付诸实践的头几年,是胡勇胜最困难也最难忘的时光 。 “由于国际上关于钠离子电池的研发并没有实质性进展,很多要从零开始 。 那些年,我们每天都在挖空心思地研究钠离子电池技术,’早晨捧着希望来,晚上带着失望归是常态,那是研发最困苦的时期,也是我最安静思考且难忘的时光,这为钠离子电池成功研发奠定了坚实的基础 。 ”胡勇胜回忆时感慨道 。
在胡勇胜看来,产业化与做科研完全不同,“基础研究强调前沿性,而产业化要做以用户为导向和市场需要的产品,不能为了新而新 。 此外,实验室研究阶段很多问题是看不见的,而当进入工程化阶段后,要保证产品的一致性和稳定性是很有挑战的事情 。 ”


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