能源，是人類賴以生存的物質基礎。能源短缺和環(huán)境污染已成為全球性問題，尤其對世界上最大的能源消費國——中國而言，清潔能源的開發(fā)利用是關系國計民生的重要科技難題。

   中國科學院物理研究所（以下簡稱物理所）研究員胡勇勝已經為此奮斗了近20年。二十年如一日，他致力于引領全球鈉離子電池技術與應用的發(fā)展趨勢，率先在實現(xiàn)鈉離子電池的產業(yè)化和商業(yè)化應用領域交出了一份令人滿意的答卷，用實際行動彰顯了一名科學家的責任和使命。

將夢想交付于有意義的事業(yè)

   2001年，胡勇勝成為物理所的一名博士生，師從中國鋰電研究第一人——物理所陳立泉院士。在陳立泉院士的指導下，胡勇勝勤奮攻讀，在固態(tài)電池相關研究方向上種下了夢想的種子。

   博士畢業(yè)后，陳立泉院士親自寫了推薦信，將胡勇勝推薦至德國馬克斯?普朗克固體研究所，之后他又前往美國加州大學圣芭芭拉分校做博士后。海外的研究歷程，讓胡勇勝進一步拓展了對所在領域全球科學前沿進程的認知，也構建起了更加完備的研究體系。

   經過多年歐洲、美國的學習和工作，胡勇勝于2008年決定回到他科研之路的起點——物理所工作，并將自己的研究方向確定為低成本、安全環(huán)保、高性能鈉離子電池關鍵材料與技術的研究和開發(fā)。他知道，迫切需要清潔新能源技術的中國才是他施展能力的舞臺，他愿意用自己的知識，為祖國的新能源技術發(fā)展作出貢獻。

從鋰電池到鈉電池

   2001年，我國已開始大力推廣新能源汽車，伴隨而來的是對鋰需求的持續(xù)快速增長。地球上鋰的儲量是有限的，且分布不均（70%在南美洲），目前我國80%的鋰資源依賴進口，這對于發(fā)展應用在智能電網和可再生能源大規(guī)模儲能的長壽命儲能電池來說，很可能是一個瓶頸。并且，依照全球鋰資源的儲備，可開采的鋰只可滿足15億輛電動車的需求。

   相比之下，鈉在地殼中儲量豐富，約占2.74%，為第六豐富元素，且分布廣泛，而鈉具有和鋰相似的物理化學性質和儲存機制。另一方面，由于鈉價格低廉，鈉離子電池具有很大的潛在價格優(yōu)勢，非常適合應用于低速電動車、5G通訊基站、數據中心和大規(guī)模儲能等領域。因此，發(fā)展針對于大規(guī)模儲能應用的室溫鈉離子電池技術具有重要的戰(zhàn)略意義。

   在鈉離子電池這一全新的研究方向上取得關鍵性突破，獨立開發(fā)出具有完全自主知識產權的低成本、安全環(huán)保的鈉離子電池材料體系，成為胡勇勝確立的新目標。為此，胡勇勝團隊一直在成本與性能的雙重考驗下持續(xù)前行。當時，諸多團隊都在研究將含鋰材料替換為含鈉材料，但卻很難在成本和效能上達到平衡。

   例如，在將三元氧化物中的鋰替換為鈉的研究中，會應用到鎳和鈷，但這兩種金屬均價格高昂。在失敗中總結經驗，在摸索中堅定前行。2014年，胡勇勝團隊終于在正極材料上取得了創(chuàng)新性突破。他們用更便宜的銅替代鎳和鈷，進一步將銅與鐵和錳融合，形成全新的正極材料，在使性能得到大幅提升的同時，也解決了鎳、鈷元素成本過高的問題。

   研究的下一個難關就是電池的負極材料選擇。當下鋰電池的負極材料多采用石墨，但市場上一噸石墨的平均價格為5萬元，于是，胡勇勝團隊開始思考如何開發(fā)一款低成本、無定形的碳負極材料。通過大量的基礎研究工作，胡勇勝想到了無煙煤，其儲量是石墨的三四千倍，且純度較高，可通過簡單處理使之成為理想的負極材料。在進一步的實驗后，胡勇勝團隊走通了這條路，經過這一技術路徑處理后的負極材料的成本降到了1萬元/噸。

   秉承陳立泉院士科技報國精神，胡勇勝堅持基礎前沿研究和應用研究相融合。自2011年起，由胡勇勝帶領的研發(fā)團隊在物理所40多年鋰電池研究積累的基礎上，致力于低成本、安全環(huán)保、高性能鈉離子電池技術的研發(fā)，開發(fā)出具有完全自主知識產權的鈉離子電池化學體系，目前已經在正極、負極、電解質、添加劑、粘接劑等關鍵材料方面申請了30余項發(fā)明專利；已授權20項發(fā)明專利，其中包括多項美國、日本和歐盟專利。

從產業(yè)突破中要答案

   作為一項重大應用基礎研究，只有科研成果是不夠的，科技創(chuàng)新成果最終要轉化為現(xiàn)實生產力。而對于電池研究而言，就是要把電池技術應用到現(xiàn)實產業(yè)，走進千家萬戶。

   胡勇勝深知，鈉離子電池研究最終要在實踐中檢驗真知，而不是將論文束之高閣。但從研究走向產業(yè)，意味著前路有許多未知的挑戰(zhàn)，需要在解決研究問題之外，更多地對產業(yè)需求有更深入的了解，甚至對運營一家企業(yè)有更全面的準備。但這些，對一位一直扎根科學研究一線的科學家而言，顯然是有些陌生的。

   挑戰(zhàn)前面，胡勇勝勇敢地站了出來。這一過程中，經歷了多少次的跌倒、爬起，胡勇勝已經記不清了。但最終，他還是堅持帶領團隊闖出了一條路。

   2017年，依托物理所鈉離子電池技術的國內首家專注于鈉離子電池開發(fā)與制造的企業(yè)——中科海鈉科技有限責任公司注冊成立，從此鈉離子電池商業(yè)化進程得以加速，從電極材料的基礎研發(fā)到放大制備和生產，從材料到電芯，從單體電池到電池模塊，從電池組件到低速電動車，扎實推進、穩(wěn)步前行。

   目前公司已建成了百噸級的正、負極材料生產線和MWh級產能的鈉離子電芯生產線，開發(fā)出能量密度為150 Wh/kg、循環(huán)壽命達4000周的鈉離子電芯，自2017年起先后開展了鈉離子電池在電動自行車、低速電動車、家庭儲能柜上的示范運行；2019年3月研制成功的100kWh鈉離子電池儲能電站在物理所長三角研究中心正式投入運行。2021年，胡勇勝團隊還將建設一個更大的電站——1兆瓦時電站，這將是世界上首個如此大規(guī)模的鈉離子電池儲能電站，它會將國內相關領域的產業(yè)化在國際上的領先地位再推進一步。

不忘初心 砥礪前行

   作為物理所清潔能源實驗室主任，胡勇勝帶領團隊戰(zhàn)斗在科研一線，并在科技成果轉移轉化上踐行了敢為人先的準則。

   2016年，胡勇勝的名字出現(xiàn)在第十四屆中國青年科技獎獲得者名單中，這是對其創(chuàng)新性工作的高度肯定。作為博士生導師的胡勇勝積極承擔育人職責，2018年，其輔導的學生榮獲“中國科學院優(yōu)秀博士學位論文獎”，而他本人也獲得“中國科學院優(yōu)秀導師獎”“中國科學院大學優(yōu)秀本科生指導教師”榮譽。

   道阻且長，行則將至。全球大規(guī)模儲能產業(yè)快速發(fā)展的今天，特別是在眾多電化學儲能技術中，鈉離子電池將憑借其獨特的優(yōu)勢在儲能領域擁有廣闊的用武之地。經過許多如胡勇勝一樣的科學家潛心努力，我國鈉離子電池在基礎研究、技術水平和產業(yè)化推進速度方面都處于國際領先地位，已具備了先發(fā)優(yōu)勢。無論從國家的政策扶持和市場引導等角度，還是企業(yè)自身技術發(fā)展和產業(yè)布局等角度，中國都有機會獲得鈉離子電池產業(yè)發(fā)展的主導權。

   回望這二十余年，胡勇勝總結出支持他絕不言棄的信念，這便是專注做一件事。但他深知，前路還有很遠，放眼未來，他將繼續(xù)在鈉離子電池研究與應用的領域潛心鉆研，為中國引領全球鈉離子電池技術與應用的發(fā)展趨勢，率先在全球范圍內實現(xiàn)鈉離子電池的產業(yè)化和商業(yè)化應用，作出一位科學家應有的貢獻。■