中國(guó)粉體網(wǎng)訊 近年來(lái)，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(guò)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(guò)渡金屬氧化物：規(guī)�；M(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(guò)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(guò)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(wú)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(wèn)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(lái)說(shuō)，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(wèn)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(guò)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�，F(xiàn)有產(chǎn)能約1.5萬(wàn)噸/年，計(jì)劃在2023年底建成3.6萬(wàn)噸/年產(chǎn)能，2024年底建成10萬(wàn)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(guó)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(wàn)噸正極材料線建設(shè)并投產(chǎn)，2024年完成10萬(wàn)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(wàn)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(wàn)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(guò)部分廠商的檢測(cè)。
參考來(lái)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(guò)渡金屬氧化物正極材料的陽(yáng)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(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/喬木）
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