钠电池行业报告：性能和应用（22页）

行业报告下载 2023年02月13日 08:47 管理员

钠离子电池技术实用化的痛点在于：1)钠离子质量比锂离子重，电负性不及锂，因而能量密度不及锂。同类电极材料钠离子电池的电压比锂离子电池低，因此钠离子电池比容量低，能量密度也低。2)钠离子体积更大，难以脱嵌，循环性能较差。钠离子半径比锂离子大，因此导致钠离子在刚性结构中相对比较稳定，难以可逆脱嵌。即使可以发生脱嵌，钠离子嵌入脱出的动力学很慢，并且容易引起电极材料的结构产生不可逆的相变，从而降低了电池的循环性能。针对钠离子电池的两个痛点，电极材料是改进其能量密度、电压与循环性能的关键。只有研发出适于钠离子稳定脱嵌的正负极材料，才能推进钠离子电池的实用化。已有的正极材料主要包括层状氧化物材料、聚阴离子材料和普鲁士蓝/白类材料。其中，层状氧化物材料为目前钠离子电池的主流方向。层状氧化物：与锂离子电池三元材料均为一种嵌入或插层型化合物，二者生产工艺类型相同，且产线可以共用，工艺成熟度相对较高。在性能方面，层状氧化物具有比容量高、压实密度高等，结构利于储钠，但结构存在相变，导致循环性能和稳定性较差；

此外，层状氧化物极易与空气中的水和二氧化碳等物质反应，在晶体结构表面形成副产物，未来应用场景偏向于动力和性能要求较高的领域。根据钠离子的配位环境和氧的堆积方式，层状氧化物可分为 O3、P3、P2、O2 等，其中 O3 型材料和 P2 性材料的发展前景较好。O3 型材料(如 NaNiO2、NaFeO2、NaCrO2 等)具有更高的钠含量，能量密度更高，但由于钠离子迁移的扩散能垒高，故其循环寿命较差。P2 型材料(如 Na2/3Ni1/3Mn2/3O2、Na2/3Fe1/2Mn1/2O2 等)循环寿命较好、空气稳定性较高，但比容量略低。布局企业包括中科海纳、宁德时代、钠创新能源和 Faradian 等。聚阴离子：具有稳定的框架结构，使得该类材料具有优越的热稳定性、循环寿命和安全性，但大质量的阴离子基团较多，导致材料的导电性和比容量较差，且能量密度较低，适宜在混动车、不间断电源等领域应用。常见的聚阴离子材料有硫酸铁钠、磷酸铁钠、磷酸钒钠、氟磷酸钒钠、焦磷酸盐等。其中硫酸根比磷酸根电负性强、工作电压更高，且硫酸盐系材料具有低成本的优势，但其易吸潮分解使得材料的循环寿命比较差。钒基聚阴离子材料具有较高的工作电压(3.4~3.8V)和较高的理论比容量，但由于钒成本较高且具有毒性，削弱了其作为钠离子电池材料的性价比优势。布局企业包括众钠能源、钠创新能源和 Naiades 等。

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