当科学的桂冠遇见产业的雄心,一场静默的能源革命正迎来它的引爆点。
10月,2025年诺贝尔化学奖授予了 金属-有机框架(MOFs)材料的三位开创者,将这类“万能积木”般的超级材料推至全球视野。仅仅数日后,能源化工巨头 中国石化与电池材料领军企业 LG化学便宣布联手 开发钠离子电池关键材料。
这看似独立的两件事,背后却是 一条相互关联的完整产业链条:诺贝尔奖认可的是 MOFs的基础科学价值,而产业巨头的合作则预示着,这项科学突破正通过钠电池赛道,走向规模化商业应用。
诺奖材料MOFs,
能源领域的“万能积木”
MOFs,堪称本世纪最富想象力的化学材料之一。它由金属离子与有机配体自组装形成,仿佛一座无限扩展的微型立体花园。
其精妙之处在于,科学家通过选择不同的金属节点和有机配体,能够像搭积木一样,精准定制出 孔径从0.1到100纳米、比表面积高达7000㎡/g的多孔结构。
这种 高度可设计性,使其成为解决众多能源挑战的理想平台。在2025年的诺奖颁奖词中,评审委员会特别强调,MOFs的价值在于能 “根据不同应用场景‘量身定制’功能”。
锂电枷锁与钠电瓶颈
当下,全球能源转型正深陷 资源与安全的双重困境。
锂离子电池虽主导市场,但其依赖的 锂、镍、钴资源面临“地壳丰度低+地缘垄断”的双重制约。锂资源 80%集中于南美“锂三角”(阿根廷、玻利维亚、智利),钴资源70%来自刚果(金)。
钠离子电池凭借 钠资源的地壳丰度是锂的360倍、成本低及安全性高等优势,被寄予厚望。研究机构预测,中国钠离子电池市场将从 2025年的10GWh增长至2034年的292GWh,年均增长率高达约45%。
然而,钠电池,尤其是最具潜力的 固态钠电池,仍面临 关键技术瓶颈:聚合物电解质电化学稳定窗口低,以及高电压下正极 -电解质界面的副反应,这导致 电池能量密度与循环寿命难以满足高端场景需求。
锂MOFs如何点石成金?
MOFs的出现,为破解钠电池瓶颈提供了精准的解决方案。
2025年,中科院物理所团队在《Nature Energy》上发表一项突破性研究:他们 将MOFs作为外延涂层应用于固态钠电池,一举解决了 高电压下电解质稳定性与电极界面兼容性的核心难题。
该研究通过 MOFs材料独特的多孔结构,在电极与电解质之间构建了一个稳定的缓冲层, 既抑制了有害副反应,又为钠离子搭建了高效的传输通道,从而将电池的循环寿命提升至1500次以上。
电子科技大学陈俊松教授课题组此前的研究也表明,通过以铟基MOFs和钴基MOFs为前驱体,经硒化处理后可制备出 具有特殊异质结结构的负极材料。该结构能显著 提升材料的电导率和钠离子扩散速率,从而制造出 高性能的钠离子电池。
巨头为何此时出手?
在科学突破显现之际, 中国石化与LG化学的联手,是一次跨越 “实验室”与“产业化”之间死亡之谷的战略协作。
中关村储能产业技术联盟副秘书长唐亮曾表示:“钠离子电池的规模越来越大,它的 价格成本可能会往下走。我们认为未来钠离子电池在成本上可以和锂离子电池形成一定的竞争优势。”在今年9月的2025“钠离子电池产业链与标准发展论坛”上,多位专家和产业界人士指出, 钠离子电池产业正处于关键转折期,商业化曙光正在显现。
在供给端,中国已建成和在建的钠离子电池产线规模估计10GWh左右,处在一个 快速上升期。从市场来看,预计到2030年,如果按电动重卡领域钠离子电池渗透率10%测算, 产值约为200亿元。
种种迹象表明, 未来几年,是钠电池能否在细分市场站稳脚跟、商业化的关键窗口期。
此时,中国石化和LG化学达成合作, 目标市场明确——储能系统和低速电动车市场。这两个场景对 成本、安全性和低温性能敏感,恰是 钠电池搭配MOFs材料能够发挥优势的领域。
中国石化作为中国最大的一体化能源化工公司之一,在 材料规模化制备、化工工艺及产业链整合上拥有深厚积累。 LG化学则是全球领先的电池材料企业,精通 电极材料的研发与商业化。
双方合作直指钠电池的正极材料和负极材料等关键材料,旨在构建稳定的供应链,加速其商业化进程。
MOFs材料与钠电池的结合,前景远不止于替代锂电池。它预示着 能源材料进入“可设计”时代。
我们可以想象未来的能源材料——为高功率场景设计的MOFs孔道,为极致安全构建的MOFs阻隔层,为长寿命电池定制的MOFs界面。正如诺贝尔奖得主奥马尔・亚吉所言, MOFs能根据不同应用场景 “量身定制”功能。
有深度的人
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