記者4月17日獲悉，南開(kāi)大學(xué)陳軍院士領(lǐng)銜完成的“鈉離子電池關(guān)鍵電極材料與反應機制”項目，獲得2020年度高等學(xué)?？茖W(xué)研究?jì)?yōu)秀成果獎（科學(xué)技術(shù)）自然科學(xué)一等獎。鈉離子電池被科學(xué)界普遍認為極具發(fā)展前景，然而能量密度較低，循環(huán)壽命較短、倍率性能欠佳等問(wèn)題，制約著(zhù)鈉離子電池的轉化應用。陳軍院士團隊十余年潛心研究，一舉突破了鈉離子電池關(guān)鍵電極材料和反應調控機制等關(guān)鍵核心難題，為發(fā)展高性能鈉離子電池開(kāi)辟了道路。

能源是人類(lèi)賴(lài)以生存和社會(huì )發(fā)展的重要物質(zhì)基礎，是國民經(jīng)濟、國家安全和實(shí)現可持續發(fā)展的重要基石。隨著(zhù)現代社會(huì )的不斷發(fā)展和“碳達峰、碳中和”戰略目標的提出，調整能源結構迫在眉睫，大力發(fā)展可再生能源是必然選擇。

在開(kāi)發(fā)利用可再生能源過(guò)程中，電化學(xué)儲能技術(shù)發(fā)揮著(zhù)越來(lái)越重要的作用。在眾多的電化學(xué)儲能技術(shù)中，鋰離子電池已在便攜式電子設備和新能源汽車(chē)中占據主導地位。

“然而，鋰豐度低，資源分布不均勻，約70%集中在南美洲，我國80%的鋰資源依賴(lài)進(jìn)口，引發(fā)了人們對鋰儲量的普遍擔憂(yōu)。另外，鋰離子電池的安全隱患也難以滿(mǎn)足大規模儲能的應用需求。”陳軍說(shuō)。

鑒于對原材料儲量以及電池安全性、穩定性的擔憂(yōu)，人們努力尋找能夠替代鋰離子電池，可大規模應用且環(huán)境友好的下一代電化學(xué)儲能技術(shù)。

鈉與鋰位于同一主族，具有很多相似的物理化學(xué)性質(zhì)，且鈉資源豐富、分布廣泛、成本低廉，另外鈉離子電池快速充放電時(shí)負極不易析鈉，安全性高。鈉離子電池工藝、技術(shù)各方面也與鋰離子電池相近，可以借鑒使用。因此，鈉離子電池被認為是極具潛力的下一代電化學(xué)儲能技術(shù)。

“不過(guò)，由于鈉離子半徑大，儲鈉過(guò)程材料結構變化復雜，導致鈉離子傳輸擴散速率慢，電極材料儲鈉活性位點(diǎn)及利用率不足，電極/電解質(zhì)表界面穩定性差。”陳軍介紹，這些問(wèn)題造成鈉離子電池能量密度、循環(huán)壽命與倍率性能欠佳。”

針對上述科學(xué)難題，陳軍院士團隊十余年潛心研究，提出了鈉離子電池中關(guān)鍵電極材料的微納結構結構設計原則，以及電壓/電解液協(xié)同誘導下電化學(xué)反應機制的調控方法，構筑了超高比能量錳基氧化物正極和超快鈉離子輸運能力的多孔微納碳包覆聚陰離子型正極，高容量金屬硫族化合物負極及原位預鈉化快速可逆脫嵌鈉硬碳負極，研獲了基于無(wú)機-有機雜化鈉鹽的新型對稱(chēng)有機鈉離子電池。這些創(chuàng )新工作為發(fā)展高性能鈉離子電池提供了重要理論基礎和實(shí)驗支撐，促使鈉離子電池儲能上了一個(gè)新臺階。

在深耕基礎研究的同時(shí)，陳軍院士團隊積極推動(dòng)科研成果向應用技術(shù)轉化的進(jìn)度，相關(guān)成果獲多項中國發(fā)明專(zhuān)利授權，并與天津捷威動(dòng)力工業(yè)有限公司、深圳欣旺達電子股份有限公司、廣東嘉元科技股份有限公司、安徽理士國際技術(shù)有限公司等知名電池企業(yè)開(kāi)展產(chǎn)學(xué)研合作，共建國家企業(yè)技術(shù)中心。同時(shí)，與河北省滄州市政府共建南開(kāi)大學(xué)-滄州渤海新區綠色化工研究院，部分鈉電池關(guān)鍵電極材料正在進(jìn)行中試放大與應用轉化，服務(wù)京津冀協(xié)同發(fā)展。