綜觀鋰離子電池的商業(yè)化道路，自1991年日本索尼公司將其商業(yè)化以來，歷經(jīng)近三十年的發(fā)展，鋰離子電池已經(jīng)在“4C” 產(chǎn)品（即計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)和消費(fèi)電子）中占領(lǐng)主體市場(chǎng)，在各國(guó)政府的大力支持下，其在電動(dòng)汽車領(lǐng)域的發(fā)展勢(shì)頭也日益強(qiáng)勁，目前國(guó)內(nèi)二次電池的營(yíng)收占比中鋰離子電池和鉛酸電池幾乎平分秋色。我們不禁要問：鈉離子電池能否同鋰離子電池一樣在儲(chǔ)能領(lǐng)域占據(jù)重要席位？鈉離子電池未來的商業(yè)化機(jī)遇又路在何方？

處在能源消費(fèi)轉(zhuǎn)型迫在眉睫的關(guān)鍵時(shí)期，我國(guó)政府對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)的研究開發(fā)和應(yīng)用推廣給予了高度重視，已出臺(tái)多項(xiàng)支持政策。國(guó)務(wù)院頒布的文件中曾明確指出“提高可再生能源利用水平，加強(qiáng)電源與電網(wǎng)統(tǒng)籌規(guī)劃，科學(xué)安排調(diào)峰、調(diào)頻、儲(chǔ)能配套能力，切實(shí)解決棄風(fēng)、棄水、棄光問題”。面對(duì)如此大的需求和高的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展迎來了不可忽視的機(jī)遇。鈉離子電池技術(shù)在中國(guó)的商業(yè)化進(jìn)程必將勢(shì)不可擋，不僅能夠滿足新能源領(lǐng)域低成本、長(zhǎng)壽命和高安全性能等要求，還能在一定程度上緩解鋰資源短缺引發(fā)的儲(chǔ)能電池發(fā)展受限問題，是鋰離子電池的重要補(bǔ)充，同時(shí)可逐步替代鉛酸電池，有望在低速電動(dòng)車、電動(dòng)船、家庭/工業(yè)儲(chǔ)能、5G通信基站、數(shù)據(jù)中心、可再生能源大規(guī)模接入和智能電網(wǎng)等多個(gè)領(lǐng)域快速發(fā)展，推動(dòng)我國(guó)清潔能源技術(shù)應(yīng)用邁向新臺(tái)階，提升我國(guó)在儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力與影響力。

中國(guó)科學(xué)院物理研究所自2011年以來致力于安全環(huán)保、低成本、高性能鈉離子電池技術(shù)開發(fā)，已在核心材料方面獲得專利授權(quán)20項(xiàng)（3項(xiàng)專利獲得美國(guó)、日本和歐盟授權(quán)）。開發(fā)出的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的Cu基層狀氧化物正極材料和低成本無煙煤基負(fù)極材料均為國(guó)際首創(chuàng)。依托中國(guó)科學(xué)院物理研究所的鈉離子電池技術(shù)，中科海鈉科技有限責(zé)任公司——國(guó)內(nèi)首家專注于鈉離子電池研發(fā)與生產(chǎn)的高新技術(shù)型企業(yè)于2017年正式成立，有序推進(jìn)關(guān)鍵材料放大制備和生產(chǎn)、電芯設(shè)計(jì)和研制、模塊化集成與管理。目前，已建成鈉離子電池正負(fù)極材料百噸級(jí)中試線及MW?h級(jí)電芯線，研制出軟包、鋁殼及圓柱電芯。2018年6月，研制出72 V/80 A?h 鈉離子電池組，首次實(shí)現(xiàn)了在低速電動(dòng)車上的示范應(yīng)用；2019年3月，研制出30 kW/100 kW?h 鈉離子電池儲(chǔ)能電站，首次實(shí)現(xiàn)了在規(guī)模儲(chǔ)能上的示范應(yīng)用。團(tuán)隊(duì)于2019年8月成功舉辦了第一屆全國(guó)鈉電池研討會(huì)，邀請(qǐng)同行專家和青年學(xué)者進(jìn)行學(xué)術(shù)與產(chǎn)業(yè)化交流。

面對(duì)不斷涌入這一研究領(lǐng)域的青年學(xué)子、研究學(xué)者和企業(yè)界人士，著者認(rèn)為亟需一本關(guān)于鈉離子電池的專著以幫助他們獲取更系統(tǒng)和更前沿的知識(shí)，做出更創(chuàng)新和更深入的研究成果，為鈉離子電池的研發(fā)和應(yīng)用提供理論和技術(shù)支持。為此，著者匯集團(tuán)隊(duì)近十年在鈉離子電池基礎(chǔ)研究和工程化探索中取得的研究進(jìn)展，薈萃國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者近四十年在鈉離子電池技術(shù)領(lǐng)域取得的杰出成果，組織撰寫了這本關(guān)于鈉離子電池科學(xué)與技術(shù)的專業(yè)書籍，旨在系統(tǒng)總結(jié)鈉離子電池的研究現(xiàn)狀，集中探討鈉離子電池的關(guān)鍵問題，著力展望鈉離子電池的發(fā)展趨勢(shì)。

由衷感謝國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃智能電網(wǎng)技術(shù)與裝備重點(diǎn)專項(xiàng)（2016YFB0901500）、國(guó)家杰出青年科學(xué)基金（51725206）、北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)項(xiàng)目（Z181100004718008）和中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)——變革性潔凈能源關(guān)鍵技術(shù)與示范（XDA21070500）等對(duì)相關(guān)研究的長(zhǎng)期資助和大力支持。特別感謝科學(xué)出版社周涵編輯在本書出版過程中給予的大力幫助。鈉離子電池涉及的科學(xué)概念和理論知識(shí)非常廣泛，同時(shí)又處于蓬勃發(fā)展之中，各種新材料、新方法、新技術(shù)和新理論不斷涌現(xiàn)，受著者水平所限，難免掛一漏萬。若有疏漏和不妥之處，敬請(qǐng)各位專家和廣大讀者批評(píng)指正。

胡勇勝

中國(guó)科學(xué)院物理研究所研究員、博士生導(dǎo)師，中科海鈉科技有限責(zé)任公司董事長(zhǎng)，國(guó)家杰出青年科學(xué)基金獲得者，中組部國(guó)家“萬人計(jì)劃”科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才，英國(guó)皇家化學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)士/英國(guó)物理學(xué)會(huì)會(huì)士，ACS Energy Letters雜志資深編輯。長(zhǎng)期從事新型儲(chǔ)能材料和先進(jìn)二次電池研究，近年來致力于鈉離子電池的實(shí)用化研發(fā)，在Science、Nature Energy、Nature Mater.、Joule等國(guó)際重要學(xué)術(shù)期刊上共合作發(fā)表論文200余篇，引用28000余次，H-因子86，連續(xù)7年入選科睿唯安 “高被引科學(xué)家”名錄，授權(quán)40項(xiàng)發(fā)明專利（包括多項(xiàng)美國(guó)、日本、歐盟專利）。先后承擔(dān)科技部863創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、國(guó)家自然科學(xué)基金國(guó)際合作等項(xiàng)目，榮獲第十四屆中國(guó)青年科技獎(jiǎng)、國(guó)際電化學(xué)學(xué)會(huì)Tajima Prize、英國(guó)皇家學(xué)會(huì)牛頓高級(jí)訪問學(xué)者等。開發(fā)的鈉離子電池技術(shù)在第三屆國(guó)際儲(chǔ)能創(chuàng)新大賽中榮獲2019儲(chǔ)能技術(shù)創(chuàng)新典范TOP10和評(píng)委會(huì)大獎(jiǎng)、第九屆中國(guó)科學(xué)院北京分院科技成果轉(zhuǎn)化特等獎(jiǎng)、2020科創(chuàng)中國(guó)·科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽TOP10、入選2020年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展30項(xiàng)候選成果。