鋰電科學(xué)社鋰、鈉、鉀同屬于元素周期表IA族堿金屬元素，在物理和化學(xué)性質(zhì)方面有相似之處，理論上都可以作為二次電池的金擁有可接受的比容量(鈉為1166mAh/g,鋰為3860mAh/g)r地““9wv田"6口SeceNesYn御口德eAl_ oB梁n共an專naaBn-dl四eai品路iE苦Y:Ene晶Lcl就鋰資源的全球儲(chǔ)量有限，鋰元素在地殼中的含量?jī)H為0.0065%。隨著新能源汽車的發(fā)展對(duì)電池的需求大幅上升，資源端的瓶頸逐漸顯現(xiàn)，成本較高限制了鋰離子電池的大規(guī)模應(yīng)用。鈉資源儲(chǔ)量非常豐富，地殼豐度為2.64%,是鋰資源的440倍，鈉是地殼中隨著全球?qū)稍偕茉春碗妱?dòng)汽車需求的增加，尋找一種能夠提供穩(wěn)定、可持續(xù)的能源存儲(chǔ)解決方案變得尤為重要。鈉離子電池因其潛在的性能和成本效益，成為了研究和開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。特別是在動(dòng)力電池領(lǐng)域，鈉離子電池被視為可能的未來(lái)替代品，尤其是鈉離子電池主要由正極、負(fù)極、隔膜、集流體、電解液等構(gòu)成，按照其組成材料是否直接參與電化學(xué)反應(yīng)，又可以分為活性材料與非活性材料，其中活性材料包括正極材料、負(fù)極材料、電解質(zhì)材料，非活性材料包括隔膜、集流體、導(dǎo)電劑鈉離子電池的工作原理和鋰離子電池相似，都屬于“搖椅式”。充電時(shí)鈉離子從正極材料脫出后，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負(fù)極材料中。與此同時(shí)電子則從正極經(jīng)由外電路運(yùn)動(dòng)到負(fù)極，以維系整個(gè)系統(tǒng)的電荷平衡。放電過(guò)程則與充電過(guò)程相反。其中鈉離子電池正、負(fù)極材料體系為決定性因素，電解質(zhì)主要與正、負(fù)極材料體系進(jìn)行選溶市分子納離子陰腳子放電放電充電鈉離子電池與鋰離子電池都屬搖椅電池，充放電原理相同鈉離子電池充放電鑼離子電池充放電為匹配電荷載體的改變，鈉離子電池主要材料需要做出相應(yīng)改變口發(fā)展鈉離子電池技術(shù)的關(guān)鍵在于找到合適的正、負(fù)極材替代負(fù)極電解液電鈉離子鈉離子電池可分為鈉硫電池、鈉鹽電池、鈉空氣電池、水系鈉離子電池、有機(jī)鈉離子電池、固態(tài)鈉離子電池。已經(jīng)在儲(chǔ)能領(lǐng)域規(guī)?；瘧?yīng)用的鈉電池體系主要包括兩種，即基于固體電解質(zhì)體系的高溫鈉硫電池和鈉-金屬氯化物電池體系。它們的負(fù)極活性物質(zhì)均為金屬鈉，更準(zhǔn)確地被稱為鈉電池。負(fù)極電解質(zhì)/液過(guò)渡金屬氧化物硬碳或可嵌鈉質(zhì)子電池水系電解質(zhì)液態(tài)的鈉各類鈉離子電池能量密度各類鈉離子電池能量密度電解質(zhì)等單質(zhì)硫熔融的液態(tài)金屬鈉鈉空氣電池空氣極、金屬鈉等固態(tài)電解質(zhì)等正極材料可選范圍廣泛，部分已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。最具發(fā)展前景尚處于起始階段之處目前應(yīng)用以碳材料為主，并研究探索轉(zhuǎn)化和合金化負(fù)極、有機(jī)負(fù)極可行性。口碳基材料(軟\硬碳等)→口碳基材料(軟\硬碳等)→商業(yè)應(yīng)用口口過(guò)渡金屬氧化物→難滿足需求足商業(yè)化需要口口轉(zhuǎn)化和合金化負(fù)極→廣泛關(guān)注族和第V主族元素中口有機(jī)材料口有機(jī)材料→有很大潛力，但尚處于起步階段開(kāi)發(fā)出的鈉離子電池電解質(zhì)/液豐富，包括水系、有機(jī)液態(tài)、固態(tài)三大類優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)發(fā)展?fàn)顩r或前景水系電解質(zhì)成本低、安全性高、環(huán)境友好水分解電壓限制→工作窗口窄較少應(yīng)用有機(jī)液態(tài)碳酸酯電解液離子電導(dǎo)率高、潤(rùn)侵性能好溫度窗口寬、成本低加工性能不好、形成不良SEI膜循環(huán)性能較差、漏液燃燒問(wèn)題使用最廣泛醚類電解液SEI膜致密、庫(kù)倫效率高倍率性能好易揮發(fā)、安全性能差電化學(xué)窗口窄受到關(guān)注離子液體電解液電化學(xué)窗口寬、易于設(shè)計(jì)成本高、粘度高與電極材料相容性差近年重新被重視，其缺磷酸酯類阻燃電解液電導(dǎo)率高、成本低、合成簡(jiǎn)單粘度高、負(fù)極界面不穩(wěn)定研究有限，有前途固態(tài)電解質(zhì)無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)中硫化物固態(tài)電解質(zhì)被認(rèn)為是最具潛力的材料之一準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)固態(tài)聚合物電解質(zhì)★★無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)☆★★目前三類主要正極材料均有應(yīng)用，負(fù)極以硬碳為主，電解液以有機(jī)系為主。鈉創(chuàng)新能源中科海納所屬國(guó)家英國(guó)中國(guó)中國(guó)法國(guó)美國(guó)電池體系正極層狀金屬氧化物層狀金屬氧化物層狀金屬氧化物氟磷酸釩鈉(有毒)普魯士藍(lán)類似物作正負(fù)極負(fù)極硬碳硬碳硬碳硬碳電解液有機(jī)電解液有機(jī)電解液有機(jī)電解液有機(jī)電解液水系電解液性能參數(shù)能量密度循環(huán)壽命80%DOD,1000次1000次以上2000次以上1C,4000次1萬(wàn)次以上路線優(yōu)勢(shì)與現(xiàn)有鋰離子電池生產(chǎn)工藝兼容循環(huán)壽命長(zhǎng)兼容現(xiàn)有生產(chǎn)工藝電解液安全性高倍率性能優(yōu)異路線短板成本優(yōu)勢(shì)不明顯，有機(jī)體系存在安全風(fēng)險(xiǎn)成本較高，安全隱患能量密度低生產(chǎn)工藝復(fù)雜善，但成本也有提升；普魯士藍(lán)類似物正極擁有卓越的壽命與優(yōu)異的倍率性能，但能量密度偏低圖表123:全球主要鈉離子電池生產(chǎn)廠家產(chǎn)品性能對(duì)比企業(yè)國(guó)家電池體系性能參數(shù)路線優(yōu)勢(shì)路線缺陷寧德時(shí)代中國(guó)極的新型電解液體系80%;-20℃下具有90%以上的放電保持率安全性高、系統(tǒng)集成效率能量密度略低于當(dāng)下鐵銅層狀氧化物/煤基碳與現(xiàn)有鋰離子電池生產(chǎn)工中科海鈉中國(guó)能量密度145Wh/kg,4500次循環(huán)容量保持率83%有機(jī)體系存在安全隱患的有機(jī)電解液體系藝兼容、原材料成本低廉電池能量密度120Wh/kg,3000次循環(huán)容量保持率80%以上與現(xiàn)有鋰離子電池生產(chǎn)工藝兼容體系存在安全隱患鎳層狀氧化物/硬碳的能量密度150-160Whkg,80%DOD循環(huán)壽命1000英國(guó)有機(jī)電解液體系次藝兼容成本優(yōu)勢(shì)不明顯，有機(jī)體系存在安全隱患氟磷酸釩鈉/硬碳的有能量密度90Wh/kg,1C倍率4000次循環(huán)容量法國(guó)機(jī)電解液體系率80%藝兼容氟和釩元素有毒性、成本較高、存在安全隱患美國(guó)能量密度50Wh/L,2C循環(huán)10000次體系水系電解液安全性高、高倍率性能優(yōu)異能量密度低、生產(chǎn)工藝復(fù)雜瑞典普魯士藍(lán)/生物質(zhì)硬碳正極容量160mAh/g,平均電壓3.25V,25次循環(huán)容成本與安全性優(yōu)勢(shì)能量密度低鈉離子電池理論上成本優(yōu)勢(shì)明顯，但因產(chǎn)業(yè)鏈不完善、工藝等不成熟導(dǎo)致目前的生產(chǎn)成本較高成本原因鈉離子電池鋰離子電池成本降幅理論值能量載體銅、鐵、錳鎳、鈷負(fù)極集流體銅箔(貴)制備工藝不成熟生產(chǎn)設(shè)備不完善產(chǎn)業(yè)鏈不完善等成本下降本約為0.25元/Wh√磷酸鐵鋰BOM成本生產(chǎn)效率較低產(chǎn)品一致性差生產(chǎn)良率不高BOM成本下降約30~40%生產(chǎn)成本高于鋰電池鈉離子電池理論上成本優(yōu)勢(shì)明顯，但因產(chǎn)業(yè)鏈不完善、工藝等不成熟導(dǎo)致目前的生產(chǎn)成本較高L度冊(cè)UW1山位L通□08m正L建暢P1醫(yī)模在磷酸鐵鋰電池度電用量方面，單耗依據(jù)方錚等《室溫鈉離子電池技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析》,測(cè)算得到2022/23/24/25年磷酸鐵鋰電池的每100ah成本為204.21/164.67/144.93/125.19元。以磷酸鐵鋰電池標(biāo)準(zhǔn)電壓3.2V為電壓標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)算，100Ah對(duì)應(yīng)0.32Kwh,那么磷酸鐵鋰電池2022/23/24/25年每Kwh材料成本為638.16/514.59/452.90/391.22元。I監(jiān)Ymm動(dòng)D向部7用L址嚴(yán)m(xù)三0m趙Wn五n媽2a鈉電池材料度電用量方面，參考方錚等《室溫鈉離子電池技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析》,測(cè)算得到2022/2023/2024/2025年每100ah鈉離子電池材料成本分別為213.9/169.5/131.67/93.82元，以鈉離子電池電壓3.2V為電壓標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)算，100Ah對(duì)應(yīng)0.32Kwh,那么層狀氧化物&硬碳負(fù)極鈉離子電池2022/23/24/25年每Kwh成本為668.5/529.75/411.48/293.20元。n109概uis目前磷酸鐵鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈成熟，設(shè)備折舊等費(fèi)用均已攤薄，行業(yè)平均成本約為0.5元/Wh。鈉離子原料的可得性更豐富，絕對(duì)成本較低供應(yīng)鏈安全性更高，但目前鈉離子電池由于產(chǎn)業(yè)尚不成熟，成本優(yōu)勢(shì)尚未完全體現(xiàn)，推廣期0.5-0.7元/Wh、發(fā)展期0.3-0.5元/Wh、爆發(fā)期0.3元/Wh,那時(shí)候和鉛酸價(jià)格差不多了。定價(jià)對(duì)標(biāo)磷酸鐵鋰平替，仍有較大下降空間。由于正極、負(fù)極等原材料尚未形成市場(chǎng)規(guī)模，多數(shù)企業(yè)選擇自供，尚無(wú)穩(wěn)定市場(chǎng)報(bào)價(jià)。預(yù)測(cè)產(chǎn)業(yè)化初期，鈉離子電池每kwh制造成本在600-700元之間。待產(chǎn)業(yè)鏈形成規(guī)?；a(chǎn)后，有望下降到500元/kwh以下。假設(shè)碳酸鋰價(jià)格跌回15萬(wàn)元/噸，LFP價(jià)格回落到7.35萬(wàn)元/噸左右，對(duì)應(yīng)LFP電芯全成本約為700元/Wh左右，鈉離子電池仍將具備明顯的成本優(yōu)勢(shì)。降低30~40%111降低30~40%111vs.■正極材料負(fù)極材料■電解液■正極材料負(fù)極材料■電解液隔膜■集流體圖表：鈉離子電池成本測(cè)算注：以銅鐵錳層狀氧化物軟包路線為例感本(元/Wh)負(fù)極配結(jié)利負(fù)極導(dǎo)電磨電解液能原消耗圖表：鈉離子電池成本測(cè)算注：以普魯士白軟包路線為例負(fù)銀黏結(jié)劑負(fù)極導(dǎo)電炭負(fù)極鋁箔電液管理費(fèi)用具體適用場(chǎng)景儲(chǔ)能電站低速交通工具可再生能源接入具體適用場(chǎng)景儲(chǔ)能電站低速交通工具可再生能源接入數(shù)據(jù)中心低速電動(dòng)車電動(dòng)自行車電動(dòng)船舶錳酸鋰鈉離子電磷酸鐵鋰成本(元/Wh)能量密度(Wh/kg)循環(huán)壽命(次)低溫性能較差良好較差良好寬溫區(qū)高溫性能一般較差良好倍率性能快充鉛和酸污染商業(yè)規(guī)模大大大2)倍率性能方面，在快充方面具備優(yōu)勢(shì)。鈉離子相對(duì)鋰離子斯托克斯直徑更小，相同濃度的電解液離子電導(dǎo)率高出20%,或者為達(dá)到同樣離子電導(dǎo)率允許使用更低濃度電解液；鈉離子的溶劑化能比鋰離子更低，具有更好的界面離子擴(kuò)散能力具備更好的倍率性能，常溫下充電15分鐘電量可達(dá)80%以上，能夠適應(yīng)響3電員作原理服緊導(dǎo)3)適應(yīng)溫域，離子電池高低溫性能更優(yōu)秀，相比于鋰離子電池-20℃到60℃的工作溫度區(qū)間，鈉離子電池可以在-40℃到80℃的溫度區(qū)間正常工作，3電員作原理服緊導(dǎo)的離子Stk格更的離子Stk格更會(huì)為杰鈉電池在低溫、安全性方面具備優(yōu)勢(shì)鈉電整體性能與鋰電接近，能量密度稍遜，但低溫、安全和倍率性能突出?！つ芰棵芏确矫?，在目前的技術(shù)條件下，鈉離子電池的電芯能量密度約為70-200Wh/kg,高于鉛酸電池的30-50Wh/kg,相較于三元鋰電的200-350Wh/k有所遜色，但與磷酸鐵鋰電池的150-210Wh/kg有重疊范圍，且尚有較大的技術(shù)進(jìn)步空間?！さ蜏乇憩F(xiàn)方面，相比于鋰離子電池-20℃到60℃的工作溫度區(qū)間，鈉離子電池可以在-40℃到50℃的溫度區(qū)間正常工作，-20℃環(huán)境下容量保持率近90%,高低溫性能更優(yōu)秀?！ぐ踩苑矫?，得益于更高的內(nèi)阻，鈉離子電池在短路狀況下瞬間發(fā)熱量少，熱失控溫度高于鋰離子電池，具備更高的安全性。在針對(duì)過(guò)充過(guò)放、針刺、擠壓測(cè)試時(shí)，鈉離子電池的安全性表現(xiàn)也讓人滿意?！け堵屎涂斐湫阅芊矫?，鈉離子電池具備更好的倍率性能，適合在快充、響應(yīng)型儲(chǔ)能和規(guī)模供電等場(chǎng)景應(yīng)用。結(jié)合上述特點(diǎn)，鈉離子電池有望在儲(chǔ)能、中低續(xù)航里程電動(dòng)車、工程車、小動(dòng)力等細(xì)分市場(chǎng)率先得到推廣應(yīng)用。自酸生地慢男產(chǎn)電源能量密度高優(yōu)高溫性能差優(yōu)優(yōu)下游應(yīng)用不同種類電胞性量對(duì)比產(chǎn)品研發(fā)產(chǎn)產(chǎn)品研發(fā)產(chǎn)業(yè)發(fā)居口從性能、產(chǎn)業(yè)鏈、產(chǎn)品、標(biāo)準(zhǔn)制定等角度來(lái)看，鈉離子電池目前尚處于商業(yè)化早期，距離規(guī)模化應(yīng)用尚需時(shí)日，針對(duì)鈉離子電池在產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的問(wèn)題提出其未來(lái)發(fā)展方向。在過(guò)去十年中，儲(chǔ)能領(lǐng)域已經(jīng)逐漸進(jìn)入后鋰電時(shí)代，其標(biāo)志便是鈉離子電池的復(fù)興。早在2010年前后，鋰離子電池正深刻改變社會(huì)生活之際，科研界就已經(jīng)注意到鋰資源的匱乏以及全球分布嚴(yán)重不均的問(wèn)題。因此，鈉離子電池技術(shù)又逐漸回到了科研界的視野，并且憑借著在研究鋰離子電池技術(shù)上積累的經(jīng)驗(yàn)得到了快速的發(fā)展。僅僅五年以后，即2015年，第一代鈉離子電池就已經(jīng)邁入了商業(yè)化的進(jìn)程。存在問(wèn)題存在問(wèn)題未來(lái)發(fā)展產(chǎn)業(yè)鏈應(yīng)用推廣應(yīng)用推廣5n4元5n4元是b)n部2mprototyeporedbiNB*AAv易事性放95My2C975c95H9Qca德m 使流武家來(lái)國(guó)車，揚(yáng)地軟通識(shí)從，enC工和機(jī)稅工益健施.電力儲(chǔ)力神電池創(chuàng)新突破力神電池創(chuàng)新突破震撼亮相力神電池第二代鈉離子電池具有高能量密度、高安全性優(yōu)異快充性能和低成本等技術(shù)優(yōu)勢(shì)、能量密度接近商業(yè)化磷酸鐵鋰電池，有望擴(kuò)展在低速電動(dòng)車和極端低溫地區(qū)等領(lǐng)域或場(chǎng)景的應(yīng)用。18650系列1.3AhF26700系列2.5-2.6AhF然生單他勝t1三性禁□2絲1型a年A出0ae鄲nn*50aDL形1票鄲在絲i共A位A0中P-蛙-re-1.幅血絲的八1級(jí)nw項(xiàng)目名稱地點(diǎn)億元產(chǎn)能或規(guī)膜狀態(tài)預(yù)計(jì)益產(chǎn)時(shí)目中納能源大圖柱鈉電池項(xiàng)目揚(yáng)州湖南納能時(shí)代高性能鈉離子電地項(xiàng)目湖南湘章一期：年產(chǎn)200M1匯鈉新能源納離子電池正極材料項(xiàng)目丘明陽(yáng)智能鈉離子電池項(xiàng)目州科翔段份鈉能產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目惠州日四川星空鈉離子電池產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目四川達(dá)州賓整產(chǎn)業(yè)鏈徐州弗迪鈉離子電池項(xiàng)目州已投產(chǎn)已投產(chǎn)上海普利特鈉離子電池項(xiàng)目瀏陽(yáng)河南許昌鈉離子儲(chǔ)能電池項(xiàng)目許昌南浙江湖鈉能源鈉離子電池項(xiàng)目遼寧星空鈉電電地有限公司項(xiàng)目達(dá)州中··鈉離子電池正極材料需要具備以下因素：1)較高的容量和氧化還原電勢(shì)；2)對(duì)電解液適應(yīng)性強(qiáng)；3)較好的離子和電子電導(dǎo)率；4)在空氣中易于制備、保存、運(yùn)輸以及低的5)較好的循環(huán)性能和倍率性能。·目前，受到研究者廣泛關(guān)注的鈉離子電池正極材料主要包括層狀金屬氧化物、普魯士藍(lán)類化合物及聚陰離子型化合物。每種類型的材料都存在著一些特征缺點(diǎn)，層狀金屬氧化物結(jié)構(gòu)多變從而結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差；普魯士藍(lán)循環(huán)穩(wěn)定性較差且材料高溫易分解，存在潛在危險(xiǎn)；聚陰離子型化合物容量較低，導(dǎo)電性也較差。項(xiàng)目普魯士系列(藍(lán)/白類)銅鐵錳酸鈉、鎳鐵錳酸鈉一般一般好好一般低(熱失控產(chǎn)生有害氣體)低(熱失控產(chǎn)生有害氣體)好好一般低低層狀金屬氧化物-綜合性能佳，有望率先產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用·層狀氧化物類材料的通式可以寫為NaxMO2(M為一種或多種過(guò)渡金屬元素或者其他摻雜替換元素，如Al,Mg等)。不同鈉含量、不同的過(guò)渡金屬或者不同的燒結(jié)溫度，都能夠得到不同結(jié)構(gòu)的層狀材料?！ひ?yàn)殁c的離子半徑和過(guò)渡金屬的離子半徑相差較大，不存在鋰離子電池層狀材料中的互占位現(xiàn)象?！訝钫龢O材料的特點(diǎn)是擁有二維傳輸通道，鈉離子傳輸快。且層狀材料的壓實(shí)密度較高，使鈉離子電池?fù)碛懈叩哪芰棵芏?。并且其制備工藝和鋰離子電池一致，基本可以直接使用現(xiàn)有設(shè)備，即可縮短產(chǎn)業(yè)化周期并且降低研發(fā)成本?！と秉c(diǎn)是鈉離子電池的層狀材料在空氣中的穩(wěn)定性一般比較差，特別是潮濕的空氣中，這將會(huì)增加額外的成本，包括生產(chǎn)、存儲(chǔ)和使用等方面。表了鈉離子在其中的氧配位環(huán)境為三棱柱配位，“O”代表其中的氧配位環(huán)境為八面體配位。2和3則代表最小氧原子層的密堆積重復(fù)周期。),其中，P2相與03相是最為常見(jiàn)的兩種鈉離子層狀氧化物正極材料。因其適當(dāng)?shù)牟僮鳚摿?，NCM、NCA都是層狀)改善材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性目的，如振華新材專利CN1149759的殘堿含量表：提升層狀氧化物性能的相關(guān)專利CNCN114005969A:一種金同屬子慘雜的改性鈉離子材料及其制備方法與應(yīng)用(202221)CN113889603A:一種納離子電池正極材科及其制備方法(202214)GN113706648;降低納離子電池層狀正極材料表面殘堿含量的方法及應(yīng)用(2022429)在普魯士藍(lán)類化合物：理論容量高，成本低，間隙水問(wèn)題需解決普魯士藍(lán)的“苦惱”:空位和間隙水導(dǎo)致電化學(xué)性能惡化。普魯士藍(lán)類化合物在合成過(guò)程中易形成[Fe(CN)6]4-空位和間隙水，形成的空位被配位的H2O分子占據(jù)后不僅會(huì)降低材料的初始鈉含量，而且會(huì)導(dǎo)致容量在循環(huán)過(guò)程中快速下降，惡化電化學(xué)性能，阻礙實(shí)際應(yīng)用聚陰離子化合物：成本低、循環(huán)好，有望應(yīng)用于中遠(yuǎn)期儲(chǔ)能市場(chǎng)表1常見(jiàn)聚陰離子類化合物正極材料Table1Commonanodematerialsofpolyanioncom結(jié)構(gòu)代表物質(zhì)以0.1C循環(huán)100次的容量保持率為93%結(jié)構(gòu)雙碳雜化保護(hù)以5C循環(huán)5000次的容量保持率為92%以20C循環(huán)6000次的比容量為72.8mAh/g,容量保持率為91,97%四方以1C循環(huán)200次的比容量為73.8mAh/g,容量保持率為86.1%以1C循環(huán)300次的比容量為64.74mAh/g,容量保持率為83%·橄欖石結(jié)構(gòu)的NaFePO4作為鈉離子電池正極材料，理論比容量為154mAh/g,工作電壓為2.9V,但是自身電導(dǎo)率較低，且僅有一維Na+擴(kuò)散通道，實(shí)際測(cè)試結(jié)果不理想。目前的研究重點(diǎn)之一，是通過(guò)碳包覆或離子取代來(lái)提高電導(dǎo)率?！ASICON結(jié)構(gòu)化合物是一種快離子導(dǎo)體，理論比容量約為120mAh/g,工作電壓約為3.3V,具有3D框架結(jié)構(gòu)，離子擴(kuò)散速率較高，動(dòng)力學(xué)和循環(huán)穩(wěn)定性良好。引入V時(shí)大多使用五價(jià)V,如V2O5,毒性大，對(duì)人體危害大，會(huì)在一定程度上限制大規(guī)模使用。開(kāi)發(fā)使用無(wú)毒、含量豐富的元素(如Fe、Mn和Ni等)來(lái)制備NASICON結(jié)構(gòu)化合物，有一定的研究意義。NVP材料在空氣和水中穩(wěn)定，但是作為水溶液鈉離子電池正極材料時(shí)，循環(huán)性能很差，可能原因是V溶出，研究人員正在攻克此難題.·聚陰離子化合物的摩爾質(zhì)量較大，理論比容量較低，但可以將層狀氧化物聚陰離子隧道型優(yōu)點(diǎn)可逆比容量高工作電壓高循環(huán)好工作電壓可調(diào)低成本能量密度高熱穩(wěn)定性好倍率好可逆比容量高結(jié)構(gòu)多樣性倍率性能高循環(huán)好能量密度高技術(shù)轉(zhuǎn)化容易空氣穩(wěn)定性好合成溫度低缺點(diǎn)吸濕性可逆比容量低(120mAhg左比容量低導(dǎo)電性不好電解液中溶解工作電壓僅在3.0V左右部分含有毒元素工作電壓低庫(kù)倫效率低導(dǎo)電性差循環(huán)性稍差工作電壓低理想的鈉離子電池負(fù)極材料應(yīng)當(dāng)盡量滿足：1)工作電壓低；2)比容量高；3)首周庫(kù)侖效率高；4)壓實(shí)密度高；5)電子和離子電導(dǎo)率高；6)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定(體積形變小),空氣穩(wěn)定；7)成本低廉和安全無(wú)毒等特點(diǎn)。現(xiàn)有能夠用于鈉離子電池的負(fù)極材料主要包括：碳基材料、合金類材料及金屬基復(fù)合物材料，其中碳基材料由于具有導(dǎo)電性好、成本低廉、無(wú)毒環(huán)保，成為鈉離子電池負(fù)極材料的首選。碳基材料主要包括石墨類材料、無(wú)定形碳材料(軟硬碳)、納米碳材料。其中，石墨負(fù)極在碳酸酯電解液中幾乎不具備儲(chǔ)鈉能力(主要原因是石墨層之間的距離太小，溶劑化的鈉離子太大，進(jìn)入石墨層十分困難),在醚類溶劑中雖能使溶劑化的鈉離子共嵌到石墨層中，但其低的容量、高的電壓以及電解液參與反應(yīng)會(huì)降低實(shí)際電池的能量密度，因此石墨負(fù)極在鈉離子電池中難以使用。按照石墨化難易程度，可以將無(wú)定形碳材料劃分為硬碳和軟碳。軟碳通常是指經(jīng)過(guò)高溫處理(2800℃以上)可以石墨化的碳材料，無(wú)序結(jié)構(gòu)很容易被消除，亦稱易石墨化碳。硬碳通常是指經(jīng)過(guò)高溫處理(2800℃以上)也難以完全石墨化的碳，在高溫下其無(wú)序結(jié)構(gòu)難以消除，亦稱難石墨化碳。在中低溫(1000-1600℃)處理下，軟碳和硬碳在結(jié)構(gòu)上沒(méi)有明顯的界限，可以將其統(tǒng)一稱為無(wú)定形碳。1)鈉離子電池負(fù)極當(dāng)前一般不使用石墨，在碳基體系中多采用無(wú)定形碳。早有較高的可逆比容量表現(xiàn)。本質(zhì)上還是由于熱力學(xué)問(wèn)題，鈉離子與石墨層之醚類溶劑)。鈉離子電池?zé)o法直接沿用石墨負(fù)極，2)硬碳比容量較高，但成本和規(guī)?；写媪觿?shì)。硬碳前驅(qū)體為熱固性材料，高溫下難以石墨化，結(jié)構(gòu)排布更無(wú)序，有豐富微孔、材料間隙更大，比容量更高、膨脹系數(shù)小。但孔洞過(guò)多導(dǎo)致比表面積較大，首次效率低。且硬碳一3)軟碳儲(chǔ)鈉容量低，但前驅(qū)體產(chǎn)碳率更高，具備成本優(yōu)勢(shì)。軟碳前驅(qū)體為熱產(chǎn)碳效率可以達(dá)到90%以上。4)此外，合金類、金屬氧化物或金屬硫化物等負(fù)極一般具有較高的比容量，但存在首次庫(kù)倫效率低、電極粉化等問(wèn)題。鈦基負(fù)極空氣穩(wěn)定性好，也具備圖表：鈉離子電池負(fù)極技術(shù)路線對(duì)比熱固性(富氧or缺氫):生物質(zhì)、熱塑性(缺氧or富氫):石油焦、微品1.2左右小中與鋰電體系相通，有機(jī)電解液前景較優(yōu)電解液是鈉離子電池的關(guān)鍵材料之一，在電池正負(fù)極之間起到傳導(dǎo)和輸送能量的作用，在很大程度上決定了電池的工作機(jī)制，影響著電池的安全性、循環(huán)壽命和倍率性能等指標(biāo)。鋰鈉離子電池電解液生產(chǎn)體系可沿用，壁壘在配方技術(shù)，而非產(chǎn)能?，F(xiàn)有六氟磷酸鋰生產(chǎn)路線可切換生產(chǎn)六氟磷酸鈉，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能共享，核心競(jìng)爭(zhēng)壁壘主要是配方技術(shù)而非產(chǎn)能。鈉離子電池電解液主要分為液體電解液、固液復(fù)合電解液和固體電解液三大類。其中液體電解液又分為有機(jī)液體電解液、水系電解液和離子液體電解液。固體電解液分為無(wú)機(jī)固體電解液和固體聚合物電解液。質(zhì)熔點(diǎn)電導(dǎo)率無(wú)機(jī)納能鈉和各類正極材料：線量產(chǎn)；關(guān)鍵在提純(除HF)熱穩(wěn)定性差(好于UPF.)反應(yīng)，使過(guò)度金屬溶出，在安全隱患NaFSI電化學(xué)密口窄，陰離子對(duì)鋁箔集流體有腐蝕作用雙三氟甲電導(dǎo)率接近NaPFs,C-F健穩(wěn)定不易水解，比NaPF:穩(wěn)定性更好；1)鈉離子電池電解液與鋰離子電池類似，由溶質(zhì)、溶劑、添加劑組成。其中溶質(zhì)須鋰鹽替換為鈉鹽，溶劑、添加劑基本可復(fù)>用鋰離子電池中的成熟體系，但也需要根據(jù)鈉離子特性做配方調(diào)整以提升性能鈉離子斯托克斯直徑比鋰離子小，低濃度的鈉鹽電解液具有較高的離子導(dǎo)電率，理論上可以使用低濃度電解液，以節(jié)約成本2)溶質(zhì)鈉鹽主要分為有機(jī)鈉鹽和無(wú)機(jī)鈉鹽兩大類，其中無(wú)機(jī)鈉鹽中的NaPE,生產(chǎn)工藝與鋰離子電池體系成熟運(yùn)用的六氟磷酸鋰工藝結(jié)構(gòu)類似，被認(rèn)為是最具產(chǎn)業(yè)化前景的鈉鹽，但熱穩(wěn)定性欠佳。有機(jī)鈉鹽中的NaFSI導(dǎo)電率高但電化學(xué)窗口窄，NaTFSI熱穩(wěn)定性好但低濃度易腐蝕集流體。(1)對(duì)電極呈惰性，在電池充放電過(guò)程中不與正負(fù)極材料發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，穩(wěn)定性好；(2)具有較小的粘度和較高的介電常數(shù)，以保證鈉鹽有足夠的溶解度，保證較高的電導(dǎo)率；(3)熔點(diǎn)要低(-40℃以下),沸點(diǎn)要高(150℃以上),以保證較寬的液程，以使鈉離子電池有較寬的工作溫度范圍和良好的高低溫性能；(4)與正負(fù)極材料有很好的相容性。碳酸丙烯酯(PC)和鏈狀碳酸酯溶劑如碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)等。在所有的酯類溶劑中，EC具有較高的介電常數(shù)是最重要的溶劑之一，但是由于其熔點(diǎn)較高(36.4℃),在室溫下是固體狀態(tài)限制了其單獨(dú)作為溶劑使用，通常與其他有機(jī)溶更薄、更穩(wěn)定的SEI膜，具有更高的首次庫(kù)侖效率。醚類溶劑通常根據(jù)含有氧原子數(shù)目和鏈長(zhǎng)分為1,3-二氧戊環(huán)(DOL)、循環(huán)性能相對(duì)較差電解液-溶質(zhì)三氟甲基磺酰亞胺鈉三氟甲基磺酰亞胺鈉鋰電池常用溶質(zhì)鈉電池常用溶質(zhì)名稱性能名稱性能綜合性能優(yōu)異，具有較好的抗氧化性能和良好的鋁箔鈍化能力，已被廣泛應(yīng)用于商業(yè)鋰離子電池但對(duì)溫度敏感，即使在室溫下也會(huì)發(fā)生分解耐高低溫性能優(yōu)異；但電導(dǎo)率低，常溫性能差電導(dǎo)率較低的庫(kù)侖效率，但難于干燥目易制爆離子導(dǎo)電率高，不易水解，成膜性好；但會(huì)生成有毒物質(zhì)，商業(yè)化受限較低等)三條路線。NaPF6除了本質(zhì)的安全問(wèn)題外，綜合性能最佳，是目前較為常用的鈉鹽。由于其化學(xué)性質(zhì)，每種鈉鹽的應(yīng)用各有優(yōu)缺：NaPF,inPC00.51020F添加