科研项目：高性能碱金属二次电池电极材料的研究
牵头单位：西南大学
荣获奖项：2020年度重庆市科学技术奖自然科学奖二等奖
锂离子电池大家都知道，但你听说过钠离子电池吗？
11月19日，重庆市科技奖励大会召开，西南大学绿色电源团队独立研发的“高性能碱金属二次电池电极材料的研究”项目，获得重庆市自然科学奖二等奖。
该项目在实施过程中取得了一系列重要科研成果，为今后大规模储能电池体系的开发应用奠定了理论基础，提供了技术支持。
那么，什么是高性能碱金属二次电池电极材料？这个项目对人们生产生活又会带来哪些变化？
上游新闻记者专访了项目主要完成人，西南大学材料与能源学院院长徐茂文教授。
十年磨一剑
钠电池技术位居国内先进水平
电池是人们日常生活中必不可少的消费品。手机、电动车、大规模储能都离不开电池。因此，如何升级电池技术一直是科研工作者的研究目标，徐茂文就是其中之一。
早在2010年，还在美国德州大学奥斯汀分校开展博士后研究的徐茂文就开始专研钠离子电池。
他的导师是被誉为“锂电之父”的诺贝尔奖获得者约翰·古迪纳夫。徐茂文说：“古迪纳夫先生在2010年就预测下一代电池可能是钠离子电池，这种观念在锂电池飞速发展的当年，是非常有前瞻性的”。
2013年，徐茂文回国后在西南大学组建绿色电源团队，开始重点把精力放在钠离子电池电极材料的研究上面，取得了丰硕的成果。
徐茂文介绍，西南大学绿色电源团队，由3名正教授、5名副教授、2名讲师和60余研究生组成，教师大部分具有海外学习工作经历。近年来在高水平期刊如《自然·通讯》、《德国应用化学》、《先进能源材料》等上发表SCI论文200多篇，授权专利20余项，部分成果已经产业化，技术处于国内先进水平。
除了钠离子电池，徐茂文团队还对钾离子电池展开了开创性的研究。
目前，该团队已设计制备了一系列新型钠、钾离子二次可充电池正负极材料，探索了不同材料的离子储存机理，并提出了一些新的理论模型。
助力“双碳”战略
材料成本比锂离子电池降低三成
钠离子电池与锂离子电池相比，有何优势？
徐茂文介绍，钠离子电池的突出优势在于成本，主要体现在两个方面。一方面，钠在地壳中的资源丰度较大，且分布广，因此钠的成本较低；锂在地壳上的丰度较小，且主要集中在澳大利亚、智利、阿根廷等国家，锂资源存在短缺和成本大幅波动的问题。
另一方面，由于钠与铝不会形成合金，因此钠离子电池的正负极集流体都可以用铝箔，而锂离子电池的负极集流体常用的是铜箔，铝箔的价格不到铜箔价格的六分之一。
因此，大致估算，在大规模商业化之后，钠离子电池的材料成本会比锂离子电池降低30%-40%。
“在国家双碳战略目标背景下，钠离子电池的应用前景非常广阔，特别是在对能量密度要求不高的大规模储能方面。这次获奖对我们来说意义非凡，是对我们科研工作的极大肯定，这将鼓舞我们继续坚定自己的研究方向，专注于钠离子电池的研究，集中力量，信心百倍地去攻克钠离子电池规模产业化进程中遇到的各项问题，尽早推动其产业化。”
徐茂文表示，团队目前已经和一些大型的新能源科技公司签订了合作协议，希望能尽快将成果产业化，为重庆的新能源产业注入先进的技术支持。
上游新闻记者 王淳 受访者供图
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