在甘肃河西走廊的沙漠、戈壁、荒漠区域，连片的光伏板顺着平缓的戈壁滩铺向天际，成排的风机在旷野中缓缓转动，源源不断的风光绿电从这片广袤的土地向外输送。作为我国能源绿色转型的核心阵地之一，这片“沙戈荒”区域的大型新能源基地建设推进过程中，极端环境下的储能适配难题始终是制约新能源高效消纳的关键瓶颈。针对这一现实痛点，兰州大学材料与能源学院彭尚龙教授团队通过长期技术攻关，开发出低成本宽温域磷酸焦磷酸铁钠钠离子电池正极材料，为西北高寒地区大规模储能提供了兼顾宽温域、安全性与经济性的全新解决方案。

极端工况下传统储能技术的现实困境

　　甘肃沙戈荒地区的自然环境条件极为严苛，昼夜温差悬殊，冬季最低气温可达零下20摄氏度，夏季最高气温则超过40摄氏度，同时常年伴随强风沙侵蚀。在这样的极端工况下，当前广泛应用的传统锂离子储能电池暴露出诸多难以回避的问题，低温环境下电池内部离子迁移速度大幅放缓，性能衰减速度明显加快，高温环境下则更容易触发热失控风险，安全隐患显著上升。

　　除了环境适应性的短板之外，锂资源供给层面的现实约束也进一步推高了传统锂离子储能电池的综合成本。我国锂资源对外依存度长期处于较高水平，受全球供需关系波动、开采运输工艺变化等多重因素影响，锂盐价格近年来多次出现大幅波动，直接导致储能电站的建设和运营成本居高不下。而“沙戈荒”区域的新能源发电本身具有强间歇性、强波动性的特点，大规模并网后对储能系统的调峰、调频能力提出了极高要求，传统锂离子电池的表现已经难以完全匹配这类场景的实际需求。

　　钠元素作为地壳中含量排名第六的元素，广泛以盐类形态分布在陆地和海洋环境中，地壳丰度约为锂的千倍量级，我国拥有极为丰富的钠盐资源储备，这让钠离子电池从诞生之初就具备了资源自主可控、成本下探空间大的天然优势。相较于锂离子电池，钠离子电池本身还具备安全稳定、循环寿命长、充放电倍率优异等特性，完全适配大规模、经济高效的电网级储能场景的核心需求。

材料技术攻关破解低温储能核心痛点

　　磷酸焦磷酸铁钠正极材料是钠离子电池技术路线中极具潜力的方向，学界公认这类材料内部拥有稳定的三维骨架结构，能够支撑钠离子在其中反复嵌入脱出，实现稳定的多次充放电循环，安全性表现突出，低温环境下也能保持正常工作状态，天然适配西北高寒地区的严苛自然条件。但在实际产业化落地的过程中，这类材料此前长期存在相纯度不够高、反应动力学差、在空气中稳定性不足等明显短板，始终难以直接应用于大规模储能场景。

　　彭尚龙教授带领的研究团队将攻关方向聚焦在液相制备工艺层面，首先通过喷雾干燥技术精准调控前驱体的微观形貌和内部碳元素分布，大幅提升了批量制备出的材料的整体一致性。在此基础上，团队从磷酸焦磷酸铁钠正极材料的微观结构入手，同步采用掺杂改性、碳复合包覆、晶相优化等多种技术策略协同推进，在保留材料本身高稳定性优势的前提下，显著提升了材料的低温容量保持率，让材料能够更好适配西北高寒地区频繁的反复充放电工况。

　　经过多轮实验室优化和实地场景测试，搭载该团队研发的正极材料的160Ah钠电芯，在甘肃高寒地区的实际兆瓦级储能项目中实现了亮眼的运行表现，即便在零下40摄氏度的极端低温环境下，电芯的能量效率仍能保持在80.5%的水平。得益于钠离子电池优异的低温性能，储能电站无需配置大量高能耗的温控保温设备，每年可直接节省温控相关的用电量超过20万度，大幅降低了储能系统的长期运营成本。

产学研用协同打通全链条创新路径

　　实验室层面的材料技术突破，只是钠离子电池走向大规模实际应用的第一步，要真正落地到“沙戈荒”新能源基地的真实场景中，必须打通从基础材料到规模化应用的完整创新链条。彭尚龙教授团队依托中国工程院院士陈立泉牵头的中国工程院院地合作重点项目支持，联合金川集团、中科海钠、华润电力等多家行业龙头企业，搭建起了产学研用深度融合的协同创新平台。

　　在这套协同创新体系中，不同参与主体各自发挥自身的核心优势，兰州大学作为科研输出方，负责核心正极材料的技术攻关和迭代优化；金川集团依托甘肃本地丰富的矿产资源禀赋，保障钠离子电池所需各类原材料的本地化稳定供给，大幅压缩原材料运输成本和供应链波动风险；中科海钠发挥自身在电芯制造领域的技术积累，完成材料到标准化钠电芯的工程化转化；华润电力则开放旗下“沙戈荒”区域的新能源基地真实运营场景，为新技术提供实地调峰实战验证的平台，多方联动最终打通了从原材料本地化供给、电芯工程化转化到沙戈荒调峰实战验证的完整创新链条。

　　在已投运的大容量储能电站中，这套创新方案进一步探索验证了锂钠互补的组合运行模式，将两种不同技术路线的电池的优势充分结合，由响应速度更快的锂电池承担电网高效调频的任务，由循环寿命更长、成本更低的钠离子电池负责长时调峰工作，两者协同运行同时兼顾了电网对调频和调峰的双重需求，不仅有效降低了储能电站的整体建设成本，还大幅提升了电站的整体运行效率。

标准体系完善拓展多元应用场景

　　在产业端快速推进技术落地的同时，国家层面也在加速完善钠离子电池相关的标准化体系建设，八部门联合印发行动方案，专门部署推动大规模钠离子电池储能系统集成及应用技术攻关，工信部也牵头发布了两项储能钠电池相关的国家标准，为整个钠离子电池产业的规范化、规模化发展筑牢了制度基础。

　　凭借资源自主、低成本、高安全、宽温域等核心特性，钠离子电池的应用场景并不局限于西北沙戈荒区域的大规模储能电站，未来还将在AI算力中心备用储能、零碳园区配套储能、绿电直供配套储能等多个场景中，与锂离子电池形成优势互补的格局，从整体层面有效应对我国锂资源对外依存度过高的现实问题，为我国能源绿色转型提供更多元、更安全的储能技术支撑。

　　当前这项钠离子电池技术仍处于示范应用的推进阶段，行业也普遍关注几个尚未完全明确的问题：大规模量产之后材料的相纯度能否持续保持稳定，电芯的长期循环寿命能否满足储能电站20年以上的运行要求，锂钠互补组合模式的系统集成成本还有多大下探空间，这些问题的后续进展，也将直接决定这项技术未来的普及速度和覆盖范围。

(编辑：曲昂)