中國(guó)粉體網(wǎng)訊  隨著新能源汽車市場(chǎng)快速發(fā)展，作為新能源汽車核心競(jìng)爭(zhēng)力的鋰電池材料一直面臨著供需緊張問題，導(dǎo)致近兩年鋰價(jià)上漲鋰離子電池的成本飆升。在此背景下，沉寂多年的鈉離子電池終于等來發(fā)展風(fēng)口。

相較于鋰離子電池，鈉離子電池具有原材料儲(chǔ)量豐富、成本低、高低溫性能卓越、快充能力高以及安全性能高等優(yōu)勢(shì)，使得鈉離子電池吸引了許多動(dòng)力電池廠商的目光。隨著各大企業(yè)在鈉離子電池領(lǐng)域的投入以及鈉離子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定，鈉電池技術(shù)及材料逐步具備產(chǎn)業(yè)化的可能，而屬于鈉離子電池的時(shí)代大門正在快速打開。

圖1 2020年全球已探明鋰資源儲(chǔ)量分布

圖2 2020年全球已探明鈉資源儲(chǔ)量分布

鈉離子電池的工作原理及結(jié)構(gòu)與鋰離子電池十分相似。因此，發(fā)展鈉離子電池技術(shù)的關(guān)鍵同樣是在于探究合適的正、負(fù)極材料以及電解液。

圖3 鈉離子電池工作原理

正極材料的研究決定了鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程和最終性能。目前研究的鈉離子電池正極材料主要分為層狀氧化物、普魯士藍(lán)類化合物和聚陰離子類化合物等。三類正極材料都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，其中層狀氧化物因制備方法簡(jiǎn)單、技術(shù)轉(zhuǎn)化容易、能量密度高、可逆比容量高以及可逆的鈉離子脫/嵌能力等優(yōu)點(diǎn)，成為最富有前景的鈉電正極材料。國(guó)內(nèi)寧德時(shí)代和中科海納等代表企業(yè)都選擇層狀氧化物作為鈉離子電池正極材料。

同樣地，開發(fā)廉價(jià)和高性能的負(fù)極材料也是推動(dòng)鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化不可或缺的一部分，目前鈉離子電池負(fù)極材料研究主要集中于炭材料及部分非炭材料，包括碳基材料（硬碳、軟碳）、鈦基化合物、有機(jī)材料以及合金材料等。硬碳材料具備儲(chǔ)鈉比容量較高，儲(chǔ)鈉電壓較低，循環(huán)性能較好等諸多優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是推動(dòng)鈉離子電池實(shí)用化進(jìn)程的關(guān)鍵負(fù)極材料。

電解液作為二次電池的重要組成部分，是連接正極和負(fù)極的橋梁，在正負(fù)極之間起到傳輸離子的作用，對(duì)電池的電化學(xué)性能及安全性起到至關(guān)重要的作用。鈉離子電池電解液主要由溶質(zhì)、溶劑、添加劑構(gòu)成，并共同決定電解液的性質(zhì)。目前主流的鈉離子電池電解液是NaPF6，具有較高的可溶解度和導(dǎo)電率，可使鋁箔表面形成穩(wěn)定鈍化層，兼容碳基負(fù)極和各類正極材料，且NaPF6合成工藝與LiPF類似，可直接實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

其他像隔膜方面，目前常用的隔膜主要分為干法隔膜和濕法隔膜兩類，主要包括PP、PE、PP/PE以及PP/PE/PP隔膜、陶瓷隔膜、涂膠隔膜等。集流體方面，鈉離子電池負(fù)極可采用鋁箔作為集流體，相對(duì)于鋰離子電池所需要的銅箔成本下降了66.7%。

總體而言，鈉離子電池在大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化之后具有明顯的成本優(yōu)勢(shì)，在循環(huán)壽命和安全性方面與磷酸鐵鋰相當(dāng)，在倍率性能和高低溫性能方面都不弱于各種類型的鋰離子電池。因此鈉離子電池比較適合對(duì)能量密度要求不高，但是對(duì)成本比較敏感，或者對(duì)循環(huán)壽命要求比較高的應(yīng)用場(chǎng)景，例如儲(chǔ)能、低速兩輪車及電動(dòng)車、插電混合動(dòng)力汽車、戶儲(chǔ)、UPS以及5G基站等。

參考來源：

1.張凱等《鈉離子電池錳酸鈉正極材料研究進(jìn)展與發(fā)展趨勢(shì)》

2.楊建等《鈉離子電池層狀正極材料的研究進(jìn)展》

3.任偉成《鈉離子電池負(fù)極材料的構(gòu)筑與電解液研究》

4.孫瀟雅 天風(fēng)證券《鈉電池深度：吐故“鈉”新，分庭抗“鋰”》

5.新材料在線《2023年中國(guó)鈉離子電池行業(yè)研究報(bào)告》

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/喬木）

注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權(quán)告知?jiǎng)h除！