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2024-03-07 25 新能源及电力行业报告
钠电层状氧化物正极与锂电三元正极在制备方法上相似。制备方法主要有固相法和液相法。其中固相法采用金属氧化物与钠源进行球 磨,从而混合均匀,再进行高温煅烧。此方法流程简单,但是需要较高的温度,且产品的均一性较差。液相法先通过金属盐与碱溶液 进行共沉淀反应,生成前驱体,再混合钠源,进行煅烧,得到层状氧化物。此方法虽然流程上相较固相法更多,但可以通过控制反应 条件,制备出均一性更好、振实密度更高的产物。 钠电层状氧化物正极与锂电三元正极的生产设备兼容,适合大规模生产。普鲁士蓝类正极通常采用共沉淀法制备。普鲁士蓝类正极可以通过热分解法、水热法、共沉淀法合成。其中热分解法和水热法生产效 率和产率较低,且合成过程中容易造成亚铁氰根分解,产生毒气。共沉淀法可以视为安全环保且能够大规模制备此类材料的方法,其 工艺简单、无需高温烧结,成本低廉。主要通过亚铁氰化钠、过渡金属盐、络合剂等,进行共沉淀反应,制备而成。络合剂的加入, 可以降低过渡金属盐与亚铁氰化钠的反应速度,从而减少空位和结晶水的形成。加入抗氧化剂和使用惰性保护气氛的目的是使过渡金 属离子始终处于低价态,从而保证最终产物中较高的钠含量。
可以通过采用表面包覆、金属元素掺杂、改进工艺等方法降低结晶水和空位。星空钠电公开了一种利用氧化钙降低普鲁士蓝结晶水含 量的方法(专利公开号CN115180634A),其将氧化钙与普鲁士蓝研磨混合后,在惰性气氛中加热,在不破坏普鲁士蓝晶形结构的同时, 有效除水。主流的聚阴离子正极为磷酸盐聚阴离子和硫酸盐聚阴离子,如磷酸钒钠和硫酸铁钠。钒价高昂,且随价格波动剧烈,钒源成本高达钠 电正极原料成本96%,从磷酸钒钠向磷酸锰/铁钒钠体系的“降钒”有望降低成本。 众钠能源主推硫酸铁钠体系,通过硫酸亚铁和硫酸钠简单的工业级原料,搭配碳纳米管,经过混合后煅烧,即可制备。其优势在于:1) 材料很纯,原材料100%利用。2)能耗很低。3)环保、工艺简单,不产生污染和副产物。4)材料烧结温度相对较低,相比于锂电和层 状氧化物七八百度以上的温度。此外,可直接沿用目前现有磷酸铁锂的生产设备。 聚阴离子化合物由于导电性差,限制其比容量和倍率性能,故制备中常加入碳材料增强导电性。碳材料容易取得,导电性能良好,包 覆在聚阴离子化合物颗粒的外层,不仅可以构成优良的导电网络,还可以分散活性材料颗粒,并限制其长大,有效增大活性材料比表 面积,缩短钠离子扩散距离。同时,碳材料可以作为缓冲层,减少充放电过程中材料体积膨胀,提高循环寿命。
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