中國粉體網訊 隨著碳達峰碳中和戰略的貫徹實施，新能源產業發展步入快車道。正極材料作為電池成本占比最高的一部分，其市場需求迎來了爆發式的增長。2023年8月15日到16日，2023先進正極材料技術與產業高峰論壇暨第一屆鈉離子電池材料技術研討會在山城重慶隆重召開，會議期間，我們邀請到了業內專家、學者，優秀企業家代表做客對話欄目，進行訪談交流。本期，我們邀請到的是北京理工大學的吳川教授。
吳川，博士，材料學院教授、副院長，博士生導師。長期從事先進能源材料研究，長期從事先進能源材料的研究工作，目前的研究領域主要關注能量儲存與轉體系及其關鍵材料，包括鋰離子電池、鈉離子電池、鋁二次電池以及其他高性能二次電池新體系；開展新型儲能材料、多電子電極材料、潔凈能源催化劑的合成、結構與電化學表征。
粉體網：吳教授，表面包覆作為一種常用的改性手段，目前常用于硬碳負極包覆的材料有哪些？
吳川教授：表面包覆技術可以對鈉離子電池硬碳負極的循環性能不佳、首效較低等問題進行有針對性的改進，從而影響鈉離子電池的能量密度、循環壽命和安全性等，對提高電池整體性能在領域具有重要意義。目前常用于硬碳負極表面包覆的材料主要包括具有良好導電性和化學穩定性的導電性聚合物（如聚苯胺、聚噻吩等）、具有獨特的結構和優異的導電性能的碳納米管、金屬氧化物（如氧化鋁、二氧化鈦、氧化鋅等）以及導電聚合物/碳納米管復合材料等。
粉體網：除了包覆以外，優化鈉電池電極/電解質界面的措施還有哪些？
吳川教授：除了包覆以外，優化鈉電池電極/電解質界面的措施還有界面改性、電解液優化和電化學處理等。例如，通過在電極表面引入功能性材料，或石墨烯、碳納米管等導電添加劑等，對界面進行改性以提高電極反應活性。或者通過調節電解質濃度和類型、引入電解質添加劑或和表面活性劑等來改善電解液的穩定性和電化學性能。還可以通過不同電位下的極化處理，在電極表面形成致密的保護層以減少電極與電解液之間的直接作用，達到優化電極/電解質界面的目的。
粉體網：目前，針對主要的三種鈉電正極材料技術路線：層狀氧化物路線、聚陰離子路線、普魯士藍類路線，它們適配的電解液有何不同？
吳川教授：層狀氧化物正極對空氣和水分比較敏感，適配的電解液可選擇成本較低且在高電位下穩定的酯類電解液，必要時還可匹配相應的功能性添加劑。聚陰離子型正極具有優異的結構穩定性和電化學穩定性，可兼容酯類和醚類電解液，一般不需要功能性添加劑；而對于一些工作電位較低的聚陰離子型正極，可優選儲鈉動力學更為優異的醚類電解液。普魯士藍類正極具有較低的溶度積常數，可有效避免其在水溶液中的溶解流失，因此其也可以匹配水系電解液。若為了獲得更寬的工作電壓窗口和更高的能量密度，通常還是會關注酯類有機電解液。
粉體網：目前鈉離子電池基本上都是基于有機系電解液，您如何看待水系鈉離子電池？
吳川教授：水系鈉離子電池具有安全性較高、環境友好、離子導電率高等特性，有望在未來的大規模儲能中發揮作用。然而，水系鈉離子電池也存在一些制約其發展的問題，其電極過程中的副反應、較窄的電壓窗口等問題可能限制其在某些高能量密度應用中的競爭力；此外，循環穩定性的挑戰也可能限制水系鈉離子電池的壽命和可靠性，影響其優勢的發揮。
粉體網：您覺得鈉電池有發展固態電解質的必要嗎？
吳川教授：固態電解質可以有效避免電解質的揮發和泄漏，有利于提高電池的穩定性和可靠性。固態電解質中的鈉離子和陰離子通過固態電解質中的結構孔道運動，沒有伴隨溶劑分子的運動，因此電化學效率高較。固態電解質是一個很好的研究方向，有利于進行技術積累，在動力電池和儲能電池領域均得到了重視，其界面相容性和離子輸運問題是實際應用中需要著重解決的關鍵問題。
（中國粉體網編輯整理/長安）
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