2015年6月3日，由國家能源局指導，中關村儲能產業技術聯盟（CNESA）與杜塞爾多夫展覽（上海）有限公司共同主辦的“儲能國際峰會2015”在北京召開。在儲能技術分論壇上，中國科學院物理研究所研究員胡勇勝發表主題演講，以下為演講內容。
中國科學院物理研究所研究員 胡勇勝：
很高興能借此機會向大家介紹一下我們在鈉離子電池方面的相關研究。二次電池的一個重要應用領域就是電動汽車，對于鋰離子電池能不能應用在大規模儲能中，國際上還有一些爭議。
對于儲能電池來說，與動力電池相比有自身的特點，也就是更關注循環壽命和低成本，對能量密度的追求不是特別苛刻。從資源角度來講，鋰不是非常豐富的元素，因此讓鋰離子電池同時做電動汽車和儲能，對原材料的壓力會非常大，因此就需要尋找新的體系，鈉是一種比較好的選擇。鈉與鋰是同一族元素，具有相似的物理化學性能。
除了資源豐富外，鈉有自身的特點，首先鈉的原子量比較重，鈉離子電池不論是重量還是體積能量密度，都比鋰離子電池低。鈉離子電池的工作原理與鋰離子電池相同。從20世紀80年代開始，已經有人開始鈉離子電池方面的研究，90年代鋰離子電池商業化成功后，很多研究轉向了鋰離子電池。現在，由于大規模儲能的驅動，大家有重新開始研究鈉離子電池。
2011年5月，我們研究所開始了鈉離子電池的相關研究，包括正極和負極材料。下面主要介紹一下氧化物正極材料。
鈷酸鋰和三元材料都屬于高材料體系，鈉離子電池半徑比較大，有兩種結構，其中一種是根據鈉的環境以八面體形式存在。另外，鈉材料的循環性非常好。
在實際的電池應用中，含鈉和含鋰是不一樣的，因為鈉會吸水。我們通過設計加速老化實驗，將材料老化后直接扔進水里，發現電池結構也會老化。另外，含鈉的氧化物材料都含有鎳，鋰離子電池用的材料都是含鎳材料，在成本上沒有任何優勢。
在研究過程中，我們一直在尋找新的氧化物來代替鎳和鈷，比如鐵、錳等材料，但是通過實驗發現動力比較差，然后我們對含銅氧化物做了探索。我們基于銅的電堆設計了新材料，將銅含量控制在1/3，用部分鐵取代銅，提高鈉含量，得到在空氣中穩定的PR材料。從材料看，所有元素都是無毒的，而且成本低廉。氧化銅的成本一頓大約4.2萬元，如果使用銅、鐵、錳，成本優勢非常明顯。
我們通過對鈉離子電池進行全面組裝，得到了工作電壓3.5伏，能量轉換效率約為85%。而后我們繼續改進材料，組件了鈉離子全電池，將能量轉換效率提升到90%。目前我們正在做軟膜電池，正在進行相關的性能評價。
在電池中加入銅，可以提高材料的電磁，另外含銅系列的化合物不怕水，在空氣中非常穩定，這對電池應用來說非常重要，因為材料吸水會遇到一系列的問題，會增加規模化生產成本。
最后總結一下，鈉離子電池面向的應用領域是大規模儲能，目前很多鈉離子材料在空氣中不是很穩定，我們的研究就是未來發現新的氧化物、構建新型氧化物。感謝大家！
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