钠离子电池行业报告：钠离子电池量产化在即（24页）

行业报告下载 2022年10月30日 08:03 管理员

材料选择上，钠离子和锂离子存在较大差异，并间接导致成本差异较大。正极方面，由于钠离子比锂离子半径大，导致其很难从层状正负极材料嵌入 /脱出，因此钠离子正极材料在能量密度上有所欠缺，同时为了使钠离子更容易嵌入/脱出，相对应的正极材料选择也和锂离子电池有所差别；负极方面，锂离子电池常用的石墨材料无法有效嵌入钠离子，需要更换材料，目前常见的是各类硬碳材料；电解液方面，钠离子摩尔电导率更高，使得钠离子电池所需电解液浓度较低，对添加剂的要求也较低，从而带来电解液成本也较低。隔膜方面，无较大差异；集流体方面，钠离子电池正负极集流体均可以选用成本较低的铝箔，锂离子电池则需要正极集流体铝箔，负极集流体铜箔。由于材料选择的差异，其成本也有较大差异。根据中科海纳官网披露的数据，如果钠离子电池选用 NaCuFeMnO/软碳体系，锂离子电池选用磷酸铁锂/石墨体系，钠离子电池材料成本可降低 30-40%。过渡金属氧化物对储存条件要求较高，需要掺杂元素提升比容量。过渡金属氧化物可分为层状和隧道状，用 NaxMeO2表示，其中 Me 包括 Mn、Fe、Ni、Co 等过渡金属元素，x 为钠的化学计量数。

金属氧化物合成方便、结构简单，原料来源广，但是钠离子在参与嵌脱反应的过程中由于离子半径较大，会引起氧层的滑移，造成材料结构不可逆的改变，影响循环性能。而且，材料易与空气中的水分反应，对储存条件要求较高。目前多使用元素掺杂诱导氧化还原反应来提高电池容量，减少嵌脱反应中结构的改变程度，构造人工界面包覆稳定晶体结构并提高电化学性能。层状金属氧化物热量高，合成方便，但稳定性较低。自 1980 年以来，锂离子层状氧化物一直是锂离子电池的主要正极材料，因而层状金属氧化物也得到了大家的关注。层状金属氧化物可以根据钠离子和氧形成的结构分为 O 型（八面体结构）和 P 型（三棱柱型）。其中常见的 O3 型钠离子含量高，电池容量高；P2 型钠离子之间的层间距较高，传输速度和倍率性能较高。Faradion、中科海纳等公司使用层状金属氧化物为钠电池的正极材料。其中英国 Faradion 公司采用 Mn–Ni–Ti–Mg 四元层状氧化物作为正极材料，电池能量密度超过 140Wh/kg，循环寿命超过 3000 次；中科海钠采用 Cu-Fe-Mn 三元层状氧化物正极材料，电池能量密度达到 145Wh/kg；钠创新能源采用 Fe-Ni-Mn 三元层状氧化物，比容量超过 130mAh/g，能量密度约为 130-160Wh/kg。