中國粉體網(wǎng)訊  近年來，隨著鈉離子電池不斷深入發(fā)展，鈉離子電池的結(jié)構(gòu)、原理以及各方面性能吸引了許多動(dòng)力電池廠商的目光。鈉離子正極材料是決定電池容量、性能以及成本的重要手段，同時(shí)也決定了鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程和最終性能。

1.鈉離子正極材料

目前，鈉離子電池正極材料的研究主要集中于層狀過渡金屬氧化物、聚陰離子化合物以及普魯士藍(lán)類化合物三種正極技術(shù)路線。

層狀過渡金屬氧化物：規(guī)模化進(jìn)度最快，能量密度和循環(huán)穩(wěn)定性能綜合最優(yōu)。（140wh/kg能量密度，3000-4000次循環(huán)壽命）

圖1四類鈉基層狀過渡金屬氧化物 NaxTMO₂的晶體結(jié)構(gòu)示意圖

優(yōu)勢(shì)：層狀氧化物工藝簡(jiǎn)單，電化學(xué)活性較高，儲(chǔ)鈉效果良好，具有更多樣的結(jié)構(gòu)種類，更高的比容量和其他優(yōu)異的電化學(xué)性能。目前更能兼顧能量密度和循環(huán)穩(wěn)定性能，走在商業(yè)化的前端。且三元正極和鈉離子層狀氧化物的正極都是層狀氧化物，產(chǎn)線相似度高，只是元素不同。主流廠商材料體系采用銅、鐵等元素，前驅(qū)體價(jià)格較鋰離子三元的鎳、鈷等便宜。

劣勢(shì)：充放電過程體積變化較大，材料循環(huán)穩(wěn)定性較差，具有顯著的粒徑依賴性。

聚陰離子化合物：三種路線中循環(huán)穩(wěn)定性能最好，溫和條件下4000左右的循環(huán)次數(shù)，價(jià)格優(yōu)勢(shì)顯著。

優(yōu)勢(shì)：材料結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，熱穩(wěn)定性高，倍率性能很好，工作電壓較高。

劣勢(shì)：比容量低，能量密度低，材料中釩、鈷和鎳等原材料價(jià)格昂貴，成本很高。

硫酸鐵鈉結(jié)構(gòu)：價(jià)格便宜，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，循環(huán)穩(wěn)定性能好，但倍率性能差，能量密度低。

圖2 Na₃V₂(PO₄)₃的晶體結(jié)構(gòu)示意圖

氟磷酸礬鈉、磷酸礬鈉：能量密度會(huì)比較高，循環(huán)穩(wěn)定性能好，但導(dǎo)電性能差，同時(shí)礬的價(jià)格不便宜。

普魯士白：普魯士白屬于普魯士藍(lán)類化合物，一分子含兩個(gè)鈉原子，鈉含量更高。三種路線中成本低廉，有著較高的電壓和可逆容量。

優(yōu)勢(shì)：（1）前驅(qū)體價(jià)格低，制備工藝簡(jiǎn)單；

（2）普魯士白晶體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，理論循環(huán)性能高。三維空間結(jié)構(gòu)比較大，有利于大尺寸的鈉離子的傳輸，電池的大倍率的充放電能力會(huì)比較好。

圖3無結(jié)構(gòu)缺陷的Na-PBAs的（a）和有缺陷的Na-PBAs（b）結(jié)構(gòu)示意圖

劣勢(shì)：（1）結(jié)構(gòu)本身存在缺陷，實(shí)際產(chǎn)品中結(jié)晶水參與各種副反應(yīng)，導(dǎo)致循環(huán)穩(wěn)定性能差，溫和條件下1000-2000次循環(huán)；

（2）普魯士白會(huì)分解形成有毒的氰化物（CN^-）存在一定的環(huán)境問題。

2.發(fā)展前景

行業(yè)里對(duì)于三種正極材料路線的關(guān)注度看法不一，但當(dāng)下層狀氧化物路線的產(chǎn)業(yè)化速度領(lǐng)先是業(yè)內(nèi)共識(shí)。相對(duì)于普魯士白要用到有毒的原材料和成本頗高的聚陰離子化合物來說，層狀氧化物原材料成本、制備成本少，與現(xiàn)有正極材料產(chǎn)線的適配性更好，受到行業(yè)內(nèi)眾多正極材料企業(yè)的青睞。對(duì)于中長(zhǎng)期的發(fā)展趨勢(shì)，三種正極材料路線各自發(fā)展的方向不同，層狀氧化物和聚陰離子型分別適配動(dòng)力、儲(chǔ)能場(chǎng)景而普魯士藍(lán)類化合物則需要先解決好結(jié)晶水的問題才能應(yīng)用。

3.鈉離子正極材料企業(yè)

鈉離子的興起吸引了許多廠商布局，大致分為傳統(tǒng)鋰電正極材料企業(yè)、鈉電新勢(shì)力和跨界入局鈉電企業(yè)三類。

鋰電正極材料企業(yè)：

振華新材

圖源：振華新材官網(wǎng)

公司在三元材料的生產(chǎn)工藝布局（三燒工藝）現(xiàn)有的產(chǎn)能或產(chǎn)線經(jīng)過適當(dāng)調(diào)整，可兼容鈉離子電池正極材料生產(chǎn)（兩燒工藝）。鈉離子正極材料截止2022年底已率先實(shí)現(xiàn)十噸級(jí)銷售。

容百科技

圖源：容百科技官網(wǎng)

公司全面布局了層狀氧化物、普魯士藍(lán)/白及聚陰離子三個(gè)技術(shù)方向。現(xiàn)有產(chǎn)能約1.5萬噸/年，計(jì)劃在2023年底建成3.6萬噸/年產(chǎn)能，2024年底建成10萬噸/產(chǎn)能。已同寧德時(shí)代、比亞迪、LG化學(xué)、天津力神、孚能科技等客戶建立了長(zhǎng)期合作關(guān)系。

鈉電新勢(shì)力：

中科海納

圖源：中科海納公眾號(hào)

中科海鈉是一家專注于新一代儲(chǔ)能體系-鈉離子電池研發(fā)與生產(chǎn)的高新技術(shù)型企業(yè)。企業(yè)擁有多項(xiàng)鈉離子電池核心專利，是國際少有擁有鈉離子電池核心專利與技術(shù)的電池企業(yè)之一。2022年一期年產(chǎn)2千噸正極材料建設(shè)完成并運(yùn)行半年，計(jì)劃于2023年完成2萬噸正極材料線建設(shè)并投產(chǎn)，2024年完成10萬噸正極材料線建設(shè)并投產(chǎn)。

鈉創(chuàng)新能源

圖源：鈉創(chuàng)新能源官網(wǎng)

鈉創(chuàng)新能源成立于2018年5月，4萬噸級(jí)正極材料產(chǎn)線一期產(chǎn)能已于去年四季度投產(chǎn)，目前正在與下游客戶積極合作推廣鈉電產(chǎn)品。

跨界入局鈉電企業(yè)：

傳藝科技

圖源：傳藝鈉電公眾號(hào)

傳藝科技的主業(yè)是消費(fèi)電子精密部件，但其在2018年就已經(jīng)組建了鈉電團(tuán)隊(duì)，目前其已經(jīng)打通了正負(fù)極材料到電芯的研發(fā)和工藝設(shè)計(jì)，正極材料產(chǎn)線率先量產(chǎn)，第一期確定了具有容量高、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)的層狀氧化物技術(shù)路線，正極材料容量大于等于145mAh/g。

美聯(lián)新材&七彩化學(xué)

圖源：美聯(lián)新材和七彩化學(xué)官網(wǎng)

去年9月，七彩化學(xué)與美聯(lián)新材簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，共建電池級(jí)普魯士藍(lán)18萬噸，其中美聯(lián)新材主要供應(yīng)原材料氰化鈉。七彩化學(xué)普魯士藍(lán)正極材料50噸中試生產(chǎn)線已投產(chǎn)，相關(guān)產(chǎn)品已通過部分廠商的檢測(cè)。

參考來源：

1.咸立瑩《鉀/鈉離子電池鈷錳基層狀氧化物正極材料的制備及其電化學(xué)儲(chǔ)能研究》

2.徐康《鈉離子電池鐵錳基層狀過渡金屬氧化物正極材料的陽離子摻雜及電化學(xué)性能研究》

3.中金《電池材料前瞻（三）：鈉電正極——三足鼎立，各有所長(zhǎng)》

4.證券日?qǐng)?bào)《業(yè)界激辯鈉電池三種技術(shù)路線 產(chǎn)業(yè)化路在何方》

5.起點(diǎn)鈉電《超30家鈉電企業(yè)正極材料項(xiàng)目進(jìn)展匯總》

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/喬木）

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