中國(guó)粉體網(wǎng)訊 隨著碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略的貫徹實(shí)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(chǎng)需求迎來(lái)了爆發(fā)式的增長(zhǎng),。2023年8月15日到16日,，2023先進(jìn)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(huì)在山城重慶隆重召開(kāi)，會(huì)議期間,，我們邀請(qǐng)到了業(yè)內(nèi)專家,、學(xué)者，優(yōu)秀企業(yè)家代表做客對(duì)話欄目,，進(jìn)行訪談交流,。本期，我們邀請(qǐng)到的是中南大學(xué)的唐有根教授,。
唐有根,，博士，中南大學(xué)二級(jí)教授,、博士生導(dǎo)師,，湖南省電池行業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)，中南大學(xué)化學(xué)電源與材料研究所所長(zhǎng)，化學(xué)電源湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任,，金屬燃料電池工程技術(shù)中心（籌）主任，中國(guó)儲(chǔ)能與動(dòng)力電源及其材料專業(yè)委員會(huì)常務(wù)副主任兼秘書長(zhǎng),，中國(guó)儀表材料學(xué)會(huì)常務(wù)理事，中國(guó)電池工業(yè)協(xié)會(huì)理事,，中國(guó)電化學(xué)專業(yè)委員會(huì)委員,。近年來(lái)主要從事先進(jìn)電池、新能源材料和應(yīng)用電化學(xué)等方面的教學(xué),、科研和開(kāi)發(fā)工作,。相繼開(kāi)發(fā)出系列稀土貯氫合金和動(dòng)力鎳氫電池系統(tǒng)、高鎳三元鋰離子電池正極材料,、硅碳負(fù)極材料,、水系鋰離子電池、電動(dòng)大巴用鋁空氣電池系統(tǒng),、無(wú)汞鋅粉等多項(xiàng)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(kāi)展產(chǎn)學(xué)研合作,，在儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域具有良好的科研,、教學(xué)和成果轉(zhuǎn)化及創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)和工作基礎(chǔ)。
大行其道的鈉電過(guò)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(guò)渡金屬層狀氧化物、普魯士藍(lán)類化合物和聚陰離子化合物,。過(guò)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(guò)渡金屬層狀氧化物無(wú)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(duì)此,，唐教授表示層狀氧化物相對(duì)來(lái)說(shuō)已經(jīng)比較成熟，一些產(chǎn)能也已經(jīng)釋放,，市場(chǎng)上也有了一些應(yīng)用,。在發(fā)展的過(guò)程中，層狀氧化物目前存在的問(wèn)題主要分為兩個(gè)方面,。
一個(gè)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(dǎo)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(jìn)一步的工作,。
還有一個(gè)問(wèn)題就是成本。因?yàn)殁c電池和鋰電池相比較,，它最大的優(yōu)勢(shì)就是成本優(yōu)勢(shì),，但是層狀氧化物目前的成本優(yōu)勢(shì)還沒(méi)有體現(xiàn)出來(lái)。因?yàn)閷訝钛趸镏饕擎囧i鐵,，鎳的比例還比較高,，所以成本相對(duì)比較高。下一步如果說(shuō)要開(kāi)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(kāi)發(fā)低鎳甚至無(wú)鎳的一些材料,，真正發(fā)揮鈉電池的成本優(yōu)勢(shì),。
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(jìng)爭(zhēng)，尚未有定論,。對(duì)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(lái),，電解液方面的差異相對(duì)來(lái)說(shuō)不是太大�,，F(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(duì)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(huì)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(jìn)行一些工作,，而且效果還不錯(cuò),。
綜合來(lái)說(shuō)，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(jìn)行探索。
鈉電池以后最大的應(yīng)用方向是什么,？
鈉電池相對(duì)鋰電池來(lái)說(shuō),，最大的優(yōu)勢(shì)還是成本，但同時(shí),，鈉電池的能量密度以及循環(huán)性能,，也就是使用壽命，相對(duì)鋰電池暫時(shí)還是存在差距,�,；谀壳斑@種情況，唐教授認(rèn)為,，在一些小動(dòng)力市場(chǎng),，比如說(shuō)短程動(dòng)力,，像兩輪車,、三輪車以及A0級(jí)乘用車等，鈉電池將會(huì)率先得到一些應(yīng)用,。
放眼未來(lái),，唐教授認(rèn)為鈉電池未來(lái)在儲(chǔ)能上面會(huì)有很大的潛力，但是目前或者說(shuō)短期內(nèi),，鈉電池的壽命問(wèn)題還沒(méi)有充分完善,，它的壽命優(yōu)勢(shì)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(dòng)力,、小動(dòng)力以及家儲(chǔ)這些領(lǐng)域，以及未來(lái)可能替代鉛酸的市場(chǎng),。
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(shì),，唐教授相信鈉電池未來(lái)在儲(chǔ)能（大儲(chǔ)）應(yīng)用上會(huì)有比較大的優(yōu)勢(shì)。不過(guò)這些還要有一定的過(guò)程,，估計(jì)在兩三年以后,，鈉電池才有向大儲(chǔ)這個(gè)方向發(fā)展。
鈉電正負(fù)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(fù)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(fù)極材料以硬碳為主，且產(chǎn)能較少,。而新型負(fù)極材料又面臨著待開(kāi)發(fā),、驗(yàn)證周期長(zhǎng)等挑戰(zhàn)，因此負(fù)極材料反而是限制鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化的一個(gè)重要的瓶頸,。
對(duì)于這個(gè)現(xiàn)象,，唐教授也是表達(dá)了自己的看法。在唐教授看來(lái),，一方面,，正極材料在電池中的成本占比比較高，對(duì)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(gè)領(lǐng)域。
同時(shí),，唐教授也表示,，負(fù)極材料其實(shí)也有不少的開(kāi)發(fā)應(yīng)用。整的來(lái)說(shuō),，隨著材料的進(jìn)步,，正極材料也好、負(fù)極材料也好,，鈉電池會(huì)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(jìn)展？
唐教授及其團(tuán)隊(duì)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(fèi)了比較多的人力、物力,。在訪談的最后,，唐教授也是簡(jiǎn)單分享了一下這方面一些進(jìn)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(jìn)行產(chǎn)業(yè)化，目前正在進(jìn)行中試,，估計(jì)年底之前會(huì)進(jìn)行量產(chǎn),，可能會(huì)達(dá)到噸級(jí)的產(chǎn)品供應(yīng)。
負(fù)極材料方面,，硬碳材料也在和企業(yè)進(jìn)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(biāo)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(xiàng)目進(jìn)展情況良好,，正在進(jìn)行中試，年底的話會(huì)量產(chǎn)供應(yīng),。
鈉電池電芯方面,，在電池電解液、電池補(bǔ)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(jìn)行合作。
總的來(lái)說(shuō),，唐教授及其團(tuán)隊(duì)在鈉電池正極材料,、負(fù)極材料、電解液以及這全電池層面,，都在進(jìn)行相關(guān)的研究和開(kāi)發(fā)工作,。他們也非常有信心在鈉電池這個(gè)領(lǐng)域做出一些貢獻(xiàn),，以推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,。
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/長(zhǎng)安）
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