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施耐德/SCHNEIDER
钠离子电池是锂离子电池的理想替代品，具备低温性能、安全性高等优点。
2022年，钠离子电池行业“风起云涌”。美团、七彩化学、顺灏股份等企业先后跨界钠离子电池；宁德时代、中科海钠、传艺钠电等钠电先行者更是捷报不断，钠离子电池赛道热度大增。
不过，虽然众多资本巨头加盟，相关技术企业也是日夜攻关，钠离子电池依旧未能实现产业化，原因在于钠电负极材料、钠电正极材料和预钠化技术这三大限制因素和包括试验成本在内的其他因素。
钠电负极材料方面，钠离子电池负极材料主要分硬碳和软碳，其中硬碳是主流路线，分为生物质类、树脂类、化工原料类等。
生物质类硬碳，材料来源包括椰子壳、核桃壳、花生壳、棉花和动植物组织等，优点是成本低、来源广泛、可逆容量高；缺点是产碳率低、一致性差，由于其性价比较高，目前是市场技术主流。
树脂类硬碳，材料来源包括醛树脂、聚苯胺和聚丙烯腈等，优点是材料结构容易调控、原材料供应稳定；缺点是成本较高。
化工原料类硬碳，材料来源包括无烟煤、沥青、石油焦等，优点是材料多，成本低，产碳率高；缺点是可逆容量较低。
此外，一些新兴技术也在发展，比如树脂和无烟煤混合硬碳技术，相关产品性能优异、成本较低、供应稳定，潜力巨大。
负极材料制约钠离子电池产业化的原因有三个。
1、生产工艺适配性差，不同原材料需要应用不同的生产工艺生产负极产品，因此工艺的适配难度极大。
2、原材料批次一致性差，椰壳等原料的年份、产地、部位等，都会严重影响硬碳质量。
3、成本高昂，我国硬碳材料严重依赖进口，价格约15~20万元/吨，成本较高。
正极材料方面，钠离子电池有上百条技术路线，各具优劣，主流技术路线有三条：层状过渡金属氧化物、普鲁士蓝化合物和聚阴离子型化合物。
层状过渡金属氧化物优点是制备简单、比容量高、能量密度较高、可与锂电池三元材料共用生产线，缺点是层状材料大多易吸水，或与空气反应，结构稳定性和电化学性能较差。
普鲁士蓝化合物优点是成本较低、能量密度较高，缺点是氰化物具有潜在毒性、导电性较差、循环寿命较短，且材料结晶水不易去除，压实密度不高，产业化难度较大。
聚阴离子型化合物优点是大多具有开放型的三维骨架，材料结构稳定、倍率性能、循环性能较好、循环寿命较长，缺点是成本较高、导电性和能量密度较差。
综合来看，三种技术路线里，层状过渡金属氧化物钠离子电池，电化学性能最为优异，理论比容量可达约240mAh/g，是磷酸铁锂电池的1.4倍左右，且原料丰富、合成简单、产业路径顺畅，是中科海钠、钠创新能源等众多钠电公司重点布局的技术路线。
换言之，钠离子电池行业还没有业界工人的集低成本、高性能、长寿命、宽温度等于一体的钠离子电池正极技术路线。
预钠化技术方面，这一技术可补充钠离子电池在循环过程中的不可逆钠损耗，提高其能量密度、循环寿命和倍率性能，在钠离子电池制备过程中异常重要。
目前，预钠化技术主要分为正极预钠化和负极预钠化。正极预钠化方法有正极添加剂和富钠正极两种；负极预钠化方法有物理预钠化、电化学预钠化和化学反应预钠化。
不过，不同预钠化方法，多少都存在问题。基于金属钠粉末的物理预钠化方法，由于金属钠活性极高，难以大规模商业应用；电化学预钠化方法，工艺繁琐，成本较高；化学反应预钠化方法，溶液中阴离子有进一步调整的空间，调整后会带来不可预测的问题。
最具商业化潜力的预钠化方法，是正极添加剂预钠化，具有低成本、高性能、操作简单和高安全性等优点，不过缺点也明显，正极添加剂会产生“死质量”、“死体积”或者释放气体等不良后果。
试验成本方面，由于钠电技术发展不够成熟，当下钠电池试验成本、制造成本偏高。
寿命方面，据不完全统计，当前主流钠电池循环寿命为1000~1500次，中科海钠和宁德时代钠电产品寿命可达3000次，远远比不上磷酸铁锂电池。
浙公网安备 33010602000006号
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