中國粉體網(wǎng)訊 隨著碳達峰碳中和戰(zhàn)略的貫徹實施，新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展步入快車道。正極材料作為電池成本占比最高的一部分，其市場需求迎來了爆發(fā)式的增長。2023年8月15日到16日，2023先進正極材料技術(shù)與產(chǎn)業(yè)高峰論壇暨第一屆鈉離子電池材料技術(shù)研討會在山城重慶隆重召開，會議期間，我們邀請到了業(yè)內(nèi)專家、學者，優(yōu)秀企業(yè)家代表做客對話欄目，進行訪談交流。本期，我們邀請到的是中南大學的唐有根教授。
唐有根，博士，中南大學二級教授、博士生導師，湖南省電池行業(yè)協(xié)會會長，中南大學化學電源與材料研究所所長，化學電源湖南省重點實驗室主任，金屬燃料電池工程技術(shù)中心（籌）主任，中國儲能與動力電源及其材料專業(yè)委員會常務(wù)副主任兼秘書長，中國儀表材料學會常務(wù)理事，中國電池工業(yè)協(xié)會理事，中國電化學專業(yè)委員會委員。近年來主要從事先進電池、新能源材料和應(yīng)用電化學等方面的教學、科研和開發(fā)工作。相繼開發(fā)出系列稀土貯氫合金和動力鎳氫電池系統(tǒng)、高鎳三元鋰離子電池正極材料、硅碳負極材料、水系鋰離子電池、電動大巴用鋁空氣電池系統(tǒng)、無汞鋅粉等多項新產(chǎn)品。致力于解決行業(yè)相關(guān)企業(yè)的技術(shù)難題，開展產(chǎn)學研合作，在儲能技術(shù)領(lǐng)域具有良好的科研、教學和成果轉(zhuǎn)化及創(chuàng)新實踐平臺建設(shè)經(jīng)驗和工作基礎(chǔ)。
大行其道的鈉電過渡金屬層狀氧化物正極材料還有那些缺陷？
目前，鈉離子電池正極材料以三種類型為主：過渡金屬層狀氧化物、普魯士藍類化合物和聚陰離子化合物。過渡金屬層狀氧化物具有可觀的放電比容量以及優(yōu)異的循環(huán)性能，加上生產(chǎn)工藝與鋰電三元正極材料具備較高的兼容性，因此許多鋰電正極企業(yè)就選擇了這條路線，從而使得過渡金屬層狀氧化物無論是研究層面，還是產(chǎn)業(yè)化方面都是發(fā)展比較快的一種。那么到現(xiàn)在為止能夠桎梏這類材料產(chǎn)業(yè)化的因素還有哪些呢？
對此，唐教授表示層狀氧化物相對來說已經(jīng)比較成熟，一些產(chǎn)能也已經(jīng)釋放，市場上也有了一些應(yīng)用。在發(fā)展的過程中，層狀氧化物目前存在的問題主要分為兩個方面。
一個就是材料性能。由于層狀氧化物表面產(chǎn)堿，產(chǎn)堿的存使得電池產(chǎn)氣，導致鈉電池的使用壽命和鋰電池相比有一定的差距，所以還需要進一步的工作。
還有一個問題就是成本。因為鈉電池和鋰電池相比較，它最大的優(yōu)勢就是成本優(yōu)勢，但是層狀氧化物目前的成本優(yōu)勢還沒有體現(xiàn)出來。因為層狀氧化物主要是鎳錳鐵，鎳的比例還比較高，所以成本相對比較高。下一步如果說要開展工作的話，如何使層狀氧化物的成本降低，減少鎳的使用量，開發(fā)低鎳甚至無鎳的一些材料，真正發(fā)揮鈉電池的成本優(yōu)勢。
不同種類的鈉電正極材料，其匹配的電解液是否存在區(qū)別？
目前，鈉離子電池正極材料主要的三條技術(shù)路線相互競爭，尚未有定論。對于這些不同的鈉電正極材料，其匹配的電解液是否存在區(qū)別呢？在唐教授看來，電解液方面的差異相對來說不是太大。現(xiàn)在鈉電池電解液和鋰電池基本上是相似的，主要是六氟磷酸鈉加溶劑匹配應(yīng)用。但不同的鈉電正極材料，其電解液的差別主要體現(xiàn)在添加劑。針對不同材料體系，它的穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)等不同，電解液里的添加劑會有一些差別。關(guān)于這方面現(xiàn)在也有很多研究，特別是很多電解液企業(yè)，也在進行一些工作，而且效果還不錯。
綜合來說，鈉電池主要通用的電解液還是以酯基的為主，其他的主要是添加劑的不同。此外，還有一些醚氯的電解液也在進行探索。
鈉電池以后最大的應(yīng)用方向是什么？
鈉電池相對鋰電池來說，最大的優(yōu)勢還是成本，但同時，鈉電池的能量密度以及循環(huán)性能，也就是使用壽命，相對鋰電池暫時還是存在差距。基于目前這種情況，唐教授認為，在一些小動力市場，比如說短程動力，像兩輪車、三輪車以及A0級乘用車等，鈉電池將會率先得到一些應(yīng)用。
放眼未來，唐教授認為鈉電池未來在儲能上面會有很大的潛力，但是目前或者說短期內(nèi)，鈉電池的壽命問題還沒有充分完善，它的壽命優(yōu)勢并不明顯。所以在鈉電池壽命得到完善之前，鈉電池還是主要應(yīng)用于短程動力、小動力以及家儲這些領(lǐng)域，以及未來可能替代鉛酸的市場。
此外，隨著鈉電池正極材料以及電芯技術(shù)的成熟，壽命的提升，加上成本優(yōu)勢，唐教授相信鈉電池未來在儲能（大儲）應(yīng)用上會有比較大的優(yōu)勢。不過這些還要有一定的過程，估計在兩三年以后，鈉電池才有向大儲這個方向發(fā)展。
鈉電正負極材料，規(guī)劃產(chǎn)能不匹配？
小編之前有注意到，目前鈉電正負極材料，規(guī)劃產(chǎn)能極不匹配，大家都熱衷于搞正極材料，負極材料以硬碳為主，且產(chǎn)能較少。而新型負極材料又面臨著待開發(fā)、驗證周期長等挑戰(zhàn)，因此負極材料反而是限制鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化的一個重要的瓶頸。
對于這個現(xiàn)象，唐教授也是表達了自己的看法。在唐教授看來，一方面，正極材料在電池中的成本占比比較高，對電池性能特別是能量密度影響比較大。
另外一方面，正極材料像層狀氧化物，與鋰電池三元材料的制備工藝非常相似，可以快速切換，比較容易介入這個領(lǐng)域。
同時，唐教授也表示，負極材料其實也有不少的開發(fā)應(yīng)用。整的來說，隨著材料的進步，正極材料也好、負極材料也好，鈉電池會快速的得到應(yīng)用推廣。
唐教授及課題組在鈉電池研究及產(chǎn)業(yè)化方面有哪些最新進展？
唐教授及其團隊在鈉電池方面做了不少工作，在鈉電池材料、電芯的研究和產(chǎn)業(yè)化方面花費了比較多的人力、物力。在訪談的最后，唐教授也是簡單分享了一下這方面一些進展。
正極材料方面，有兩款層狀氧化物、聚陰離子化合物正極材料已經(jīng)在和相關(guān)的企業(yè)進行產(chǎn)業(yè)化，目前正在進行中試，估計年底之前會進行量產(chǎn)，可能會達到噸級的產(chǎn)品供應(yīng)。
負極材料方面，硬碳材料也在和企業(yè)進行產(chǎn)業(yè)化的工作，該硬碳材料基于竹基的生物質(zhì)材料，可以做到原材料穩(wěn)定供應(yīng)。產(chǎn)品指標在行業(yè)上比較靠前，容量可以做到310mAh/g、320mAh/g，首效可以做到90%到91%的水平。目前項目進展情況良好，正在進行中試，年底的話會量產(chǎn)供應(yīng)。
鈉電池電芯方面，在電池電解液、電池補鈉、電池容量與首效效率提升方面做了一些工作。電芯上面也在和一些企業(yè)進行合作。
總的來說，唐教授及其團隊在鈉電池正極材料、負極材料、電解液以及這全電池層面，都在進行相關(guān)的研究和開發(fā)工作。他們也非常有信心在鈉電池這個領(lǐng)域做出一些貢獻，以推動產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/長安）
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