【执着“钠”十年 钠离子电池迎来“破晓”】“如果失败了呢?”

“成与不成,这辈子只干这一件事。”

当众多人聚焦锂离子电池的时候,他把目光转向了“冷门”的钠离子电池,这“一眼”就是10年,也是这“一眼”打开了钠离子电池产业化的大门。此时的胡勇胜,不仅是中国科学院物理研究所研究员,还是中科海钠的创始人。

不久前,中科海钠生产的全球首款具备自主知识产权的钠离子电池实现量产,目前电芯产能可达30万只/月。

全球首辆钠离子电池低速电动车亮相中科院物理所九十周年所庆 胡勇胜供图

从“一枝独秀”到“珠联璧合”

历经200余年的电池在新一轮能源革命中迎来“大浪淘沙”。二十世纪九十年代,在众多二次电池中,锂离子电池率先抓住机遇强劲发展。

据中关村储能产业技术联盟2019年统计数据显示:在全球电化学规模储能示范项目中,锂离子电池的占比高达80%。

然而锂离子电池却面临无法回避的“天花板”。“在二次电池中,锂离子电池的性能虽是最好,但锂资源的储量有限,且70%分布在南美洲,而目前我国80%锂资源依赖进口。锂离子电池难以兼顾电动汽车和电网储能两大产业。”胡勇胜告诉《中国科学报》。

“一枝独秀”的锂离子电池已无法全面改变传统能源结构,“百花齐放”的二次电池中,替代或补充锂离子电池的储能技术成为国际新能源技术的竞争热点。

不仅如此,曾经的“主力队员”铅酸电池因其不可避免的环境污染及无法满足新国标标准面临“退役”问题,2019年4 月,《电动自行车安全技术规范》强制性国家标准规定电动自行车的整车质量(含电池)不高于55kg,但目前市场上铅酸电池电动自行车重量普遍超70kg。

“目前碳酸锂大概4万元/吨,如果用锂离子电池替代铅酸电池,电动自行车的成本将大幅上涨。而碳酸钠平均仅有2千元/吨,用钠离子电池替代铅酸电池的优势显而易见。”胡勇胜告诉记者。

在胡勇胜看来,钠离子电池具备低成本、长寿命和高安全性能等优势,不仅能在一定程度上成为锂离子电池的补充,缓解锂资源短缺的问题,还能逐步替代环境污染严重的铅酸电池,保证国家能源安全和社会可持续发展。

值得一提的是,钠离子电池巨大的储能市场还包括光伏、风能等新能源接入储存系统。据了解,2018年我国弃光、弃风、弃水电量共计1022亿度电。胡勇胜指出:“储能是智能电网的重要环节,钠离子电池因其成本及资源优势将在大规模储能市场中大有作为。”

“此外,钠离子电池凭借其诸多优势还有望在低速电动车、电动船、数据中心、通讯基站、家庭/工业储能领域快速发展。”胡勇胜表示。

中科院物理所和中科海钠设计制造的全球首辆钠离子电池低速电动车 胡勇胜供图

“要做用户最需要的”

近年来,国际领域纷纷加码钠离子电池研发。2020年,美国能源部明确将钠离子电池作为储能电池的发展体系;欧盟储能计划“电池2030”项目将钠离子电池列在非锂离子电池体系的首位。

实际上,在胡勇胜团队开展钠离子电池研究时,虽然钠离子电池不是热门领域,但已有其他团队在研究,但胡勇胜给自己定了“做科研就要做用得上的研究,做用户最需要的钠离子电池”的目标。

“我们要做老百姓能买得起的低成本、高安全的电池。”为此,降低电池正负极材料成本成为胡勇胜团队首先思考的重要课题。实际上,目前锂离子电池常用的活性元素是Ni和Co,但成本较高,能否找到又有活性成本又低的元素替代呢?通过不断的研究,胡勇胜团队惊喜地发现Cu在钠离子电池中不但具有活性,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,经过多年的探索,胡勇胜团队最终成功研制出Cu基钠离子层状氧化物正级材料。

挑战接踵而至,能否降低钠离子电池负极材料成本呢?“当时,石墨作为成熟的锂离子电池负极材料却几乎不具备储钠能力;无定形硬碳是众多研究的焦点,但价格较高。通过对碳源前驱体进行调研,我们发现无烟煤的成本平均1800元/吨,如果用无烟煤制备无定形碳负极材料将有利于大幅降低电池成本。基于这样的考虑,我们立即开始实验,最终研制出了无烟煤基钠离子电池负极材料。”胡勇胜回忆道。

在团队成员、中科院物理所副研究员陆雅翔看来,成功降低钠离子电池成本的关键在于敢于另辟蹊径、大胆创新。“在当时,国内外对钠离子电池的研究主要集中于借鉴锂离子电池的研发思路,所以迟迟没有突破性的进展,我们没有跟随大家的脚步,而是另辟蹊径,大胆尝试,挑战别人忽视的、认为不可能的道路。”

在攻克钠离子电池正负极材料成本问题后,胡勇胜团队继续深入挖掘钠离子电池的其他优势,发现钠离子电池不仅拥有更好的安全性,在遇到零下40度的低温时,钠离子电池汽车还能释放80%的电量,比锂离子电池汽车更加“耐寒”。“此外,钠离子电池汽车充电速度更快,仅需20分钟,接下来将挑战10分钟的充电速度。”胡勇胜告诉记者。

对于电池制备而言,建立完整的生产线不仅重要而且投资巨大,值得一提的是,钠离子电池可以直接使用锂离子电池的生产线,无需重建。“不久前,我们使用锂离子电池生产线生产了8万支钠离子电池。正因为可以直接使用锂离子电池的生产线,钠离子电池市场化的速度将更快,可以站在前人的‘肩膀’上,我们也无比感激。“胡勇胜表示。

目前,胡勇胜团队在钠离子电池正负极材料、电解液等关键材料体系和电芯制造、装配工艺等工程技术上都已具备完全自主研发能力,产品核心专利已获得中国、美国、欧盟等多个国家和地区的授权。

中科院物理所和中科海钠设计制造的全球首座百千瓦时钠离子电池储能电站 胡勇胜供图

眼前有产业 脚下有科研

实际上,胡勇胜与物理所的缘分已有20年。2001年,胡勇胜便来到物理所攻读博士学位,师从陈立泉院士,也正是这一份师生谊改变了胡勇胜未来的职业生涯。

博士毕业后,胡勇胜先后到德国和美国进修,就在完成学业之时,陈立泉联系胡勇胜,希望他能回到物理所工作。

“我毫不犹豫地就回来了,因为我的导师和团队凝聚力。陈老师始终心系国家能源安全,从长远出发推动电动中国梦想的实现,不畏困难,敢于挑战,这种家国情怀和科研精神令我敬佩。此外,陈老师满心栽培学生,他带领下的团队有激情、有梦想、有情怀,我非常喜欢团队的科研氛围。”胡勇胜回忆道。

在当时,团队成员都为自己设定了研究方向和目标,“做用户最需要的钠离子电池,这辈子只做这一件事”正是胡勇胜为自己定的目标。

“当时国内的科研条件随着国家的发展有了很大的改善,此外,中科院也提供了很好的科研平台和转化平台,作为科研人员,如果我们还不能做出点成绩,就真的太对不起国家,对不起老师了。”胡勇胜坦言,“实际上,我也想过可能失败,但如果大家都在观望一个领域时,它可能是机遇,如果大家都已经开始做了,可能它就不再是机会了。”

树立目标容易,将目标变成现实并非易事。付诸实践的头几年,是胡勇胜最困难也最难忘的时光。“由于国际上关于钠离子电池的研发并没有实质性进展,很多要从零开始。那些年,我们每天都在挖空心思地研究钠离子电池技术,’早晨捧着希望来,晚上带着失望归是常态,那是研发最困苦的时期,也是我最安静思考且难忘的时光,这为钠离子电池成功研发奠定了坚实的基础。”胡勇胜回忆时感慨道。

在胡勇胜看来,产业化与做科研完全不同,“基础研究强调前沿性,而产业化要做以用户为导向和市场需要的产品,不能为了新而新。此外,实验室研究阶段很多问题是看不见的,而当进入工程化阶段后,要保证产品的一致性和稳定性是很有挑战的事情。”

酒香也怕巷子深,寻找投资人和合作者,为科研成果注入转化资本,是每个科研成果转化征程中的必经且不易之路。产业化初期,出差作报告、谈合作、找厂家是胡勇胜的常态,为此他幽默地说道:“那些年,我不是在出差,就是在出差的路上。”

在陆雅翔看来,不管再忙,胡勇胜都会“挤”时间思考电池的技术研究,跟团队探讨灵感和难点,“胡老师总有用不完的精力,即使再忙他都会利用零碎的时间阅读最新文献,关注科研最新动态,思考问题的解决方案,这种勤奋和科研热情也激励着团队。”

随着钠离子电池产品的优越性能和低廉成本逐渐被国内外所认可,胡勇胜也从最初的主动找合作,转变为越来越的合作“找上门”,产业化的“羊肠小道”逐渐走成了“康庄大道”。

十年磨一剑,今年,是胡勇胜团队深耕钠离子电池的第10年,也是中科海钠市场化的“破晓”之刻,他对未来充满了期待,期待钠离子电池走进寻常百姓家,期待钠离子电池成为守护国家能源安全的“主力军”,“但科研是产业化的基础,在带领团队产业化的同时,还必须潜心科研,为钠离子电池实现充电更快、能量密度更大、安全性更高、成本更低的未来夯实基础。“

“高山仰止,景行行止,虽不能至,然心向往之。“胡勇胜感慨道。

《两分铜币》​【日】江户川乱步(下)

#露花倒影# 读书笔记010
*图是两分铜币的解题

◆百面演员

前面也说过,这是个阴霾得仿佛随时会打雷的阴天。当时还没有电车,我们走了大约半里路后已经浑身大汗。一路上,周围的气氛就跟天气一样闷得化不开,流露出一种诡谲的寂静。R不时转头对我说话,声音犹如来自一町之外。我想,若人会发疯,一定就是在这样的日子吧!
p.s.最后还特别让人轻松下来也太贴心了吧!

◆疑惑
◇第五天
“所以,我才更加焦躁难安。倘使能尽快查个水落石出有个交代,即便是坏的结果也好。可是目前情况如此暧昧不清,彼此都陷在致命的怀疑旋涡中,真是有种令人快要窒息的感觉!”

◇约一个月后
“有的。说到这里,你听过弗洛伊德①的潜意识吗?总之,大意是说,我们心中不断萌生的欲望,大部分都因为无法实现而被深埋至心底,有些是不可能的妄想,有些是虽可能实现却被法律、社会禁止的欲望。这些数不清的,无法实现的欲望,是被我们亲手幽禁在无意识的世界里。换言之,就是遗忘。然而此举并非将欲望完全消灭,只不过是关在我们内心最深处,不让它出来罢了,死不瞑目的欲望亡魂就在我们心底暗处幽幽徘徊。耐心等待着,不时跃跃欲试,一有机会便会随时蹿出。它趁着我们睡眠的空当,在梦中乔装成各种样态大胆现形。情况严重的话,无法经受这种折磨的人不是歇斯底里就是变成疯子;然运气好的话,经其升华,即可成就大艺术或大事业。只要找一本精神分析学的书来看,你必会十分惊讶,遭到幽禁的欲望拥有令人难以想象的可怕力量,而我以前对这些事一直有兴趣,也可说是稍有涉猎。
“在该派学说中有所谓的‘遗忘说’。也就是说,一个人忽然忘记本来很清楚的事,之后不论怎么想就是想不起来,亦即俗话所说的失忆,那绝非偶然。既然遗忘,必有原因。也许是基于某种原因不便回想,却在不知不觉中将记忆幽禁在无意识世界。这种实例很多,有个故事即可说明一二。
“以前,某人忘记了瑞士神经学家海拉格斯①这个名字,而且怎么也想不起来,几小时后却突然闪过心头。平时熟知的名字,怎么会忘记呢?他觉得很不可思议,于是依照联想的顺序回溯,海拉格斯—海拉巴特—巴特(浴室)—沐浴—矿泉,这些词逐一浮现脑海。这下子谜底总算解开了。原来此人曾经在瑞士罹患某种非以矿泉浴治疗不可的疾病。正是这段不愉快的联想阻碍了他的记忆。
“此外精神分析学者琼斯②也曾发表过一则实验。此人很爱抽烟,他心想抽这么多烟对身体不好,就在那一瞬间他忘了烟斗放在哪里,怎么找都找不到。没想到之后却又在令他意外的地方找到,原来是他在无意识中将烟斗藏起来了……听起来好像在上课,不过这种遗忘心理学的愿望,正是解决这次事件的重要关键。
“我自己,其实也遗忘了某件惊人事实。那就是杀死我爸的人,原来就是我……”

就算他再怎么罪大恶极,毕竟还是父亲,我居然想杀了他,我这还算是人吗?我命令自己赶紧抹消这惊世骇俗的妄想。于是,这大逆不道的欲望就此被幽禁在潜意识里了。未料那把斧头沾染了我的恶念,在树杈上不时地等待着时机来临。按照弗洛伊德的学说,将斧头遗忘在树上的行为正是我的潜意识所下达的指令。名义上是潜意识,但我指的并非一般的偶然造成的错误,那完全是出于我自己的意志。只要把斧头遗留在树上,应该有机会掉下来吧!到时候,如果我爸正好坐在树下,应该可以顺利杀了他吧!这个复杂周全的计划被隐藏在黑暗中,更可怕的是,这个邪恶的企图连我自己都不知情。我准备好将我爸置于死地的机关,却又刻意遗忘,表面上若无其事般装得像个好人。更明白地说,是我潜意识层面的坏人欺骗了意识层面的好人。

“就这点而言,我也是松了一口气。家人表面上看来彼此怀疑,其实是在互相保护,即便是有那样的老爸,也没人坏到狠心杀了他。大家都是难得的大好人。而唯一的恶人,就是怀疑家人的我,疑心病特别重的我,才是道道地地的恶棍。”

◆火绳枪
【本篇是作者在学生时代的试写处女作,并未发表。当时,作者先将故事概要写在日记本的空白处,之后才委请友人誊稿。由于只是故事概要,在架构与文笔上都未臻成熟,趣味稍乏,无奈作者已无心力根据概要重新改写了。
作者曾在原作的前文部分,以大量笔墨描写了主角——业余侦探橘梧朗的为人,但因内容不够生动有趣,故本文收录时直接将这部分删除了。
橘是高等学校的学生,醉心推理小说与犯罪学,旁人甚至称其为福尔摩斯,算是位怪胎。而“我”这个人物是橘的同学,在故事里扮演了华生的角色。
平凡社版《江户川乱步全集》第十一卷(昭和七年四月)】
是太阳与玻璃瓶共同作用下的离奇杀人事件。
请看,玻璃瓶受到从窗口射入的强烈阳光的照射,如火焰般炯炯发亮,光线穿过那装满水的球形玻璃瓶,太阳的光线在此凝聚成一束强光,照射在放于桌上的火绳枪上,并形成了一个诅咒的焦点。
焦点随着太阳的移动也同步缓缓移动位置,眼看着那炽热的焦点已投射在点火孔上。瞬间,尖锐的枪声响遍室内,只见枪口冉冉升起一缕白烟,
众人一同将视线移向床铺。
胸口遭到枪击的稻草人,已然冒烟起火,滚落一旁。
p.s.能看到未发表内容也太幸福了

#泰伦卢担任快船新任主教练# “卢指导”洛城走马上任成为快船新任主教练,并且一签就是5年长期合约。可以说在有些教练还在为找工作苦恼的时候,卢指导就已经做到了吃喝不愁。

然而这位曾经的冠军教头真的就能拯救快船吗?这一回他的身边可没有詹姆斯……泰伦卢的执教能力能让快船走上正轨吗?其实这支球队缺乏的不是天赋,而恰恰是缺一个能把球队拧成一股麻绳的人。

球队凝聚力是泰伦卢上任后第一个要解决的难题!回想当初16年骑士夺冠赛季,泰伦卢想出来拼凑的“夺冠拼图”起到了很大作用,那么这一回他又将会怎样调整快船?让人甚是期待!


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