钠离子电池材料(钠电池概念股)

2023-07-05 22:14分类：WR 阅读：

硬炭是一种钠离子电池负极材料。它由各种前驱体包括糖类、聚合物以及生物质等在高温下炭化制备而成。硬炭的性能不仅与制备方式有关，而且很大程度上取决于所用前驱体的性质。研究人员通过调节前驱体中氧元素含量实现了对硬炭微观结构的调控。

◎通讯员郜蓉实习记者韩荣

（4）普鲁士蓝类正极材料与电解液的界面反应问题。在有机物电解液体系中，普鲁士蓝类材料与电解液在充放电过程中会发生界面反应，造成电解液中活性物质减少，进而降低电池各项性能和循环寿命。

在消息公布后，三峡能源股价连续上涨，近2个交易日累计涨幅超过9%，最新市值达到2220亿元。

水热合成法

中金公司8月5日研报指出，钠离子电池的核心优势在于成本，实现产业化后其原材料成本将比磷酸铁锂低30%-40%，另外在低温和快充方面也具备明显优势。预计2023年形成产业化后，钠电池或将在两轮车、小动力以及储能领域对铁锂需求形成有效补充。在电动两轮车领域，参考锂电池的变化，预计到2025年钠电池的渗透率将提升至27%。

为进一步提高硬炭的储钠性能，普遍的解决方案是对硬炭表面进行包覆、修饰、杂原子掺杂，或者高温炭化来调控其微观结构。但制备方法的高能耗、高复杂性以及掺杂炭材料的高工作电势需要进一步优化。

因其特殊结构，普鲁士蓝类化合物作为钠离子电池正极材料亦存在部分问题：

目前普鲁士蓝类材料主要的制备方法是共沉淀法和水热法。而针对其结晶水、导电性差等问题，常采用包覆、掺杂、高温干燥处理等方式来改善材料性能。而材料改性则需要使用到蜂巢磨，蜂巢磨是一种机械式研磨机，倡导先解聚再干燥，同步实现磨，干燥，分选，与粉末的表面化学处理，同时对湿磨滤饼和浆料进行烘干解聚。国内外电池企业中，普鲁士白材料、铁基普鲁士蓝材料等均有所应用布局。

快

从原材料端来看，普鲁士蓝上游原材料以亚铁氰化钠和二价锰材料为主。从国内几家布局了普鲁士蓝正极材料的企业来看，各企业的元素掺杂路线各异，如宁德时代选择了 Mn-Fe 基普鲁士蓝类材料，钠创新能源选择了 Fe 基普鲁士蓝类材料等。但从原材料的角度来看，各企业的主要原材料基本包含了亚铁氰化钠和二价锰材料，因此亚铁氰化钠和二价锰材料是制备普鲁士蓝材料的核心，普鲁士蓝材料的发展将带动相关材料的需求。

硬碳负极基本介绍

钠离子电池随着关键材料技术的不断突破，商业化进程已进入加速阶段，目前已对锂离子电池构成潜在威胁。尽管现阶段钠离子电池不能取代锂电池，但从长远来看，锂电池相关企业应该提早做好准备，布局钠离子电池相关核心材料的生产技术。

尽管目前的研究成果为后续进行高性能硬炭的开发奠定了良好的基础，但同时陈成猛也提到，硬炭受不同前驱体和制备条件的影响，其实际结构十分复杂，很难构建一个通用模型。

硬碳多种工艺路线

钠电池潜在市场空间超500亿

生物质具备性价比，是硬碳前驱体较优选择

鑫椤资讯分析师张金惠认为：“钠电池和锂电池虽是同一时代的产物，但是差距很大。当前各家都还是实验室（阶段），市场上还很少，更多的是‘PPT’。”

目前钠离子电池负极材料的研究主要集中在碳基材料、合金类材料、过渡金属氧化物及有机化合物等。碳基材料中，硬碳材料具有结构多样、价格低廉、导电性良好、储钠容量高、嵌钠后体积形变小、环境友好和低氧化还原电位等优点。软碳层间距较硬碳小，软碳储钠的比容量仅220mAh/g，其体积容量难以提高，且低温性能、快充性能等方面均没有硬碳好。合金类材料存在储钠过程中体积膨胀严重，材料粉化，循环稳定性差，成本高的问题；金属化合物有原材料价格昂贵，穿梭效应严重，库伦效率低等问题。

石墨烯具有丰富的界面，将石墨烯组装成气凝胶或将石墨烯层功能化再构建作为储存钠离子的空间，将极大地提升钠离子的储存和脱嵌能力。瑞典查尔姆斯理工大学的孙金华等人将石墨烯改进，将石墨烯纳米片用小分子功能化，作为钠离子活性点位，然后连续将石墨烯层堆叠在一起，重新构建更大的空间，能够使容量大幅增加。

硬碳作为负极的优势：比石墨类材料具有更好的结构稳定性、充放电循环寿命长、安全性能更好。同时，硬碳的结晶分散，锂离子容易进出，能够提高电池的输出功率。在环境苛刻的低温条件下，石墨负极因其锂离子扩散率较低而容易形成锂枝晶，而硬碳负极锂离子扩散更容易，因而低温性能更好。但缺点是首效低、存储的锂离子量相对较少、容量低。因此，硬碳负极常应用于对瞬时功率要求较大的启停电源、适用于严苛环境的低温电池和动力电池等场景。

（3）正极材料元素掺杂

普鲁士蓝类化合物在合成过程中往往会产生许多 Fe(CN)6 4-结构缺陷，进而产生较多的结晶水，而晶格间隙的结晶水容易占据储钠位点及 Na+的脱嵌通道，导致材料中 Na 含量减少及 Na+迁移速率降低，进而影响材料的电化学性能。此外，普鲁士蓝类化合物中与过渡金属相连的结合水及 Fe(CN)6 4-缺陷还可能会导致材料在充放电过程中发生结构坍塌，影响材料的循环稳定性和使用寿命。根据宁德时代的专利显示，可以在制备普鲁士蓝类正极材料过程中加入中性配体 L 参与过渡金属 M 的配位，部分或完全取代配位水，从而降低甚至去除配位水的含量，进而能明显改善电极材料的基本性能。