假如失敗了呢？

成和不成，這輩子只干這一件事。

當(dāng)眾多人聚焦鋰電池的時候，他把目光轉(zhuǎn)向了冷門的鈉離子電池，這一眼就是10年，也是這一眼打開了鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化的大門。此時的胡勇勝，不僅是我國科學(xué)院物理研究所研究員，還是中科海鈉的創(chuàng)始人。

不久前，中科海鈉生產(chǎn)的全球首款具備自主知識產(chǎn)權(quán)的鈉離子電池實現(xiàn)量產(chǎn)，目前電芯產(chǎn)量可達(dá)30萬只/月。

全球首輛鈉離子電池低速電動汽車亮相中科院物理所九十周年所慶胡勇勝供圖

從一枝獨秀到珠聯(lián)璧合

歷經(jīng)200余年的電池在新一輪能源革命中迎來大浪淘沙。二十世紀(jì)九十年代，在眾多二次電池中，鋰電池率先抓住機遇強勁發(fā)展。

據(jù)中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟2019年統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示：在全球電化學(xué)規(guī)模儲能示范項目中，鋰電池的占比高達(dá)80%。

然而鋰電池卻面對無法回避的天花板。在二次電池中，鋰電池的性能雖是最好，但鋰資源的儲量有限，且70%分布在南美洲，而目前我國80%鋰資源依賴進(jìn)口。鋰電池難以兼顧電動汽車和電網(wǎng)儲能兩大產(chǎn)業(yè)。胡勇勝告訴《我國科學(xué)報》。

一枝獨秀的鋰電池已無法全面改變傳統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)，百花齊放的二次電池中，替代或補充鋰電池的儲能技術(shù)成為國際新能源技術(shù)的競爭熱點。

不僅如此，曾經(jīng)的主力隊員鉛酸電池因其不可防止的環(huán)境污染及無法滿足新國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)面對退役問題，2019年四月，《電動自行車安全技術(shù)規(guī)范》強制性國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定電動自行車的整車質(zhì)量（含電池）不高于55kg，但目前市場上鉛酸電池電動自行車重量普遍超70kg。

目前碳酸鋰大概4萬元/噸，假如用鋰電池替代鉛酸電池，電動自行車的成本將大幅上漲。而碳酸鈉平均僅有2千元/噸，用鈉離子電池替代鉛酸電池的優(yōu)勢顯而易見。胡勇勝告訴記者。

在胡勇勝看來，鈉離子電池具備低成本、長壽命和高安全性能等優(yōu)勢，不僅能在一定程度上成為鋰電池的補充，緩解鋰資源短缺的問題，還能逐步替代環(huán)境污染嚴(yán)重的鉛酸電池，保證國家能源安全和社會可持續(xù)發(fā)展。

值得一提的是，鈉離子電池巨大的儲能市場還包括光伏、風(fēng)能等新能源接入儲存系統(tǒng)。據(jù)了解，2018年我國棄光、棄風(fēng)、棄水電量共計1022億度電。胡勇勝指出：儲能是智能電網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)，鈉離子電池因其成本及資源優(yōu)勢將在大規(guī)模儲能市場中大有作為。

此外，鈉離子電池憑借其諸多優(yōu)勢還有望在低速電動汽車、電動船、數(shù)據(jù)中心、通訊基站、家庭/工業(yè)儲能領(lǐng)域快速發(fā)展。胡勇勝表示。

鈉離子電池電動自行車在中科院物理所開展內(nèi)部測試胡勇勝供圖

中科院物理所和中科海鈉設(shè)計制造的全球首輛鈉離子電池低速電動汽車胡勇勝供圖

要做用戶最要的

近年來，國際領(lǐng)域紛紛加碼鈉離子電池研發(fā)。2020年，美國能源部明確將鈉離子電池作為儲能電池的發(fā)展體系；歐盟儲能計劃電池2030項目將鈉離子電池列在非鋰電池體系的首位。

實際上，在胡勇勝團(tuán)隊開展鈉離子電池研究時，雖然鈉離子電池不是熱門領(lǐng)域，但已有其他團(tuán)隊在研究，但胡勇勝給自己定了做科研就要做用得上的研究，做用戶最要的鈉離子電池的目標(biāo)。

我們要做老百姓能買得起的低成本、高安全的電池。為此，降低電池正負(fù)極材料成本成為胡勇勝團(tuán)隊首先思考的重要課題。實際上，目前鋰電池常用的活性元素是Ni和Co，但成本較高，能否找到又有活性成本又低的元素替代呢？通過不斷的研究，胡勇勝團(tuán)隊驚喜地發(fā)現(xiàn)Cu在鈉離子電池中不但具有活性，而且成本只有Co的1/4和Ni的1/2，正是替代Ni和Co的完美元素，經(jīng)過多年的探索，胡勇勝團(tuán)隊最終成功研制出Cu基鈉離子層狀氧化物正級材料。

挑戰(zhàn)接踵而至，能否降低鈉離子電池負(fù)極材料成本呢？當(dāng)時，石墨作為成熟的鋰電池負(fù)極材料卻幾乎不具備儲鈉能力；無定形硬碳是眾多研究的焦點，但價格較高。通過對碳源前驅(qū)體進(jìn)行調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)無煙煤的成本平均1800元/噸，假如用無煙煤制備無定形碳負(fù)極材料將有利于大幅降低電池成本。基于這樣的考慮，我們立即開始實驗，最終研制出了無煙煤基鈉離子電池負(fù)極材料。胡勇勝回憶道。

在團(tuán)隊成員、中科院物理所副研究員陸雅翔看來，成功降低鈉離子電池成本的關(guān)鍵在于敢于另辟蹊徑、大膽創(chuàng)新。在當(dāng)時，國內(nèi)外對鈉離子電池的研究重要集中于借鑒鋰電池的研發(fā)思路，所以遲遲沒有突破性的進(jìn)展，我們沒有跟隨大家的腳步，而是另辟蹊徑，大膽嘗試，挑戰(zhàn)別人忽視的、認(rèn)為不可能的道路。

在攻克鈉離子電池正負(fù)極材料成本問題后，胡勇勝團(tuán)隊繼續(xù)深入挖掘鈉離子電池的其他優(yōu)勢，發(fā)現(xiàn)鈉離子電池不僅擁有更好的安全性，在遇到零下40度的低溫時，鈉離子電池汽車還能釋放80%的電量，比鋰電池汽車更加耐寒。此外，鈉離子電池汽車充電速度更快，僅需20分鐘，接下來將挑戰(zhàn)10分鐘的充電速度。胡勇勝告訴記者。

關(guān)于電池制備而言，建立完整的生產(chǎn)線不僅重要而且投資巨大，值得一提的是，鈉離子電池可以直接使用鋰電池的生產(chǎn)線，無需重建。不久前，我們使用鋰電池生產(chǎn)線生產(chǎn)了8萬支鈉離子電池。正因為可以直接使用鋰電池的生產(chǎn)線，鈉離子電池市場化的速度將更快，可以站在前人的肩膀上，我們也無比感激。胡勇勝表示。

目前，胡勇勝團(tuán)隊在鈉離子電池正負(fù)極材料、電解液等關(guān)鍵材料體系和電芯制造、裝配工藝等工程技術(shù)上都已具備完全自主研發(fā)能力，產(chǎn)品核心專利已獲得我國、美國、歐盟等多個國家和地區(qū)的授權(quán)。

中科院物理所和中科海鈉設(shè)計制造的全球首座百千瓦時鈉離子電池儲能電站胡勇勝供圖

眼前有產(chǎn)業(yè)腳下有科研

實際上，胡勇勝和物理所的緣分已有20年。2001年，胡勇勝便來到物理所攻讀博士學(xué)位，師從陳立泉院士，也正是這一份師生誼改變了胡勇勝未來的職業(yè)生涯。

博士畢業(yè)后，胡勇勝先后到德國和美國進(jìn)修，就在完成學(xué)業(yè)之時，陳立泉聯(lián)系胡勇勝，希望他能回到物理所工作。

我毫不猶豫地就回來了，因為我的導(dǎo)師和團(tuán)隊凝聚力。陳老師始終心系國家能源安全，從長遠(yuǎn)出發(fā)推動電動我國夢想的實現(xiàn)，不畏困難，敢于挑戰(zhàn)，這種家國情懷和科研精神令我敬佩。此外，陳老師滿心栽培學(xué)生，他帶領(lǐng)下的團(tuán)隊有激情、有夢想、有情懷，我非常喜歡團(tuán)隊的科研氛圍。胡勇勝回憶道。

在當(dāng)時，團(tuán)隊成員都為自己設(shè)定了研究方向和目標(biāo)，做用戶最要的鈉離子電池，這輩子只做這一件事正是胡勇勝為自己定的目標(biāo)。

當(dāng)時國內(nèi)的科研條件隨著國家的發(fā)展有了很大的改善，此外，中科院也供應(yīng)了很好的科研平臺和轉(zhuǎn)化平臺，作為科研人員，假如我們還不能做出點成績，就真的太對不起國家，對不起老師了。胡勇勝坦言，實際上，我也想過可能失敗，但假如大家都在觀望一個領(lǐng)域時，它可能是機遇，假如大家都已經(jīng)開始做了，可能它就不再是機會了。

樹立目標(biāo)容易，將目標(biāo)變成現(xiàn)實并非易事。付諸實踐的頭幾年，是胡勇勝最困難也最難忘的時光。由于國際上有關(guān)鈉離子電池的研發(fā)并沒有實質(zhì)性進(jìn)展，很多要從零開始。那些年，我們每天都在挖空心思地研究鈉離子電池技術(shù)，早晨捧著希望來，晚上帶著失望歸是常態(tài)，那是研發(fā)最困苦的時期，也是我最安靜思考且難忘的時光，這為鈉離子電池成功研發(fā)奠定了堅實的基礎(chǔ)。胡勇勝回憶時感慨道。

在胡勇勝看來，產(chǎn)業(yè)化和做科研完全不同，基礎(chǔ)研究強調(diào)前沿性，而產(chǎn)業(yè)化要做以用戶為導(dǎo)向和市場要的產(chǎn)品，不能為了新而新。此外，實驗室研究階段很多問題是看不見的，而當(dāng)進(jìn)入工程化階段后，要保證產(chǎn)品的一致性和穩(wěn)定性是很有挑戰(zhàn)的事情。

酒香也怕巷子深，尋找投資人和合作者，為科研成果注入轉(zhuǎn)化資本，是每個科研成果轉(zhuǎn)化征程中的必經(jīng)且不易之路。產(chǎn)業(yè)化初期，出差作報告、談合作、找廠商是胡勇勝的常態(tài)，為此他幽默地說道：那些年，我不是在出差，就是在出差的路上。

在陸雅翔看來，不管再忙，胡勇勝都會擠時間思考電池的技術(shù)研究，跟團(tuán)隊探討靈感和難點，胡老師總有用不完的精力，即使再忙他都會利用零碎的時間閱讀最新文獻(xiàn)，關(guān)注科研最新動態(tài)，思考問題的解決方法，這種勤奮和科研熱情也激勵著團(tuán)隊。

隨著鈉離子電池產(chǎn)品的優(yōu)越性能和低廉成本逐漸被國內(nèi)外所認(rèn)可，胡勇勝也從最初的主動找合作，轉(zhuǎn)變?yōu)樵絹碓降暮献髡疑祥T，產(chǎn)業(yè)化的羊腸小道逐漸走成了康莊大道。

十年磨一劍，今年，是胡勇勝團(tuán)隊深耕鈉離子電池的第10年，也是中科海鈉市場化的破曉之刻，他對未來充滿了期待，期待鈉離子電池走進(jìn)尋常百姓家，期待鈉離子電池成為守護(hù)國家能源安全的主力軍，但科研是產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)，在帶領(lǐng)團(tuán)隊產(chǎn)業(yè)化的同時，還必須潛心科研，為鈉離子電池實現(xiàn)充電更快、能量密度更大、安全性更高、成本更低的未來夯實基礎(chǔ)。

高山仰止，景行行止，雖不能至，然心向往之。胡勇勝感慨道。