中國粉體網(wǎng)訊 近年來,鈉離子電池作為一種新型的儲能器件,具有低成本、高安全、高功率以及優(yōu)良的低溫特性,受到了廣泛的關(guān)注。
鈉離子電池的技術(shù)路線,從正極來看大致可以分為3類,包括普魯士藍、聚陰離子、層狀氧化物。與其他兩種路線相比,聚陰離子的比容量稍低一點,但是工作電壓相對較高,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,循環(huán)性能較好,熱穩(wěn)定性較好,安全性能佳,是高穩(wěn)定性、高比功率、高安全性鈉離子電池優(yōu)選體系中的首選。
近期,鈉離子電池聚陰離子正極材料路線動態(tài)不斷。
據(jù)璞鈉能源透露,公司已成功實現(xiàn)百噸級/年的鈉離子電池正極材料的生產(chǎn)與銷售,萬噸級進入量產(chǎn)落地階段;已完成動力和儲能電池的樣品試制,在全球復合磷酸鐵鈉技術(shù)路線研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化進度方面處于領(lǐng)先地位。
7月17日,遼寧省錦州市凌河區(qū)人民政府與恩耐吉科技舉行30萬噸鈉離子電池正極材料、2GWh鈉離子電池及儲能系統(tǒng)生產(chǎn)項目簽約儀式。據(jù)悉,恩耐吉科技主要產(chǎn)品為磷酸釩鈉。
不久前,啟鈉新能源全球規(guī)模最大、世界首條千噸級納米復合聚陰離子型鈉電正極產(chǎn)線在光谷黃岡科技產(chǎn)業(yè)園正式投產(chǎn)。
眾鈉能源官微也于近日公布,與龍佰集團正式簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議,雙方將基于對硫酸鐵鈉電池大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化潛力的認可,通過組織聯(lián)合研發(fā),推動規(guī)模量產(chǎn),建立雙贏、可持續(xù)發(fā)展的深度戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系。
聚陰離子正極材料
聚陰離子類正極材料種類繁多,其化學通式為NaxMy(XaOb)Zw,其中M為過渡金屬,X為磷、硫、硅、鎢等,Z為F、OH等。聚陰離子類化合物主要包括:橄欖石結(jié)構(gòu)NaFePO4、NASICON型結(jié)構(gòu)磷酸鹽Na3V2(PO4)3和焦磷酸鹽結(jié)構(gòu)Na2MP2O7、Na4M3(PO4)2P2O7、氟化磷酸鹽NaVPO4F、Na2MPO4F、Na3(VOx)2(PO4)2F3-2x、硫酸鹽Na2Fe2(SO4)3等。
圖:幾種鈉離子電池聚陰離子型正極材料晶體結(jié)構(gòu)示意圖
圖:不同類型的聚陰離子類化合物正極優(yōu)缺點
其中,以磷酸釩鈉為代表的NASICON結(jié)構(gòu)具有較高的離子電導率,鐵基聚陰離子化合物原材料來源廣泛,成本較低,SO42-比PO4-具有更高的電負性和更強的誘導效應,硫酸鐵鈉工作電壓更高。因此,目前行業(yè)內(nèi)主要路線為復合磷酸鐵鈉(NFPP)、硫酸鐵鈉(NFS)和磷酸釩鈉(NVP)。
不過,聚陰離子類化合物也存在一些缺點,如其電子電導率較低的這個問題在高倍率充放電時尤為突出,影響電池的能量密度和功率密度,從而限制了其在高性能設備中的應用。在制備過程中,通常采用碳包覆、粒子納米化、離子摻雜等方式進行改性,提升其電子電導能力。
碳包覆 離子摻雜改性
此外,制備高性能的聚陰離子型正極材料的工藝復雜,造成其合成成本較高,需要進一步研究和優(yōu)化。目前主流制備方法為高溫固相法、溶膠-凝膠法、水熱法、機械化學法等。
聚陰離子類正極材料制備方法對比
目前,布局磷酸鐵鈉路線的企業(yè)最多,硫酸鐵鈉次之。磷酸釩鈉路線由于釩有毒,生產(chǎn)報備程序復雜且釩金屬價格較高,所以布局企業(yè)較少。復合磷酸鐵鈉路線代表企業(yè)有珈鈉能源、瑞揚新能源、璞鈉能源、博鈉新能源等;磷酸釩鈉代表企業(yè)有恩耐基等;硫酸鐵鈉代表企業(yè)有眾鈉能源、珈鈉能源、華鈉新材等。
據(jù)多家分析公司預測,未來中大型儲能市場的規(guī)模遠高于動力電池市場,聚陰離子型正極材料憑借其BOM成本低,循環(huán)性能好,安全性能高等優(yōu)勢,必將會占據(jù)中大型儲能市場的一席之地。
參考來源:企業(yè)官微、復旦科創(chuàng)、國海證券等
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/喬木)
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