中國粉體網訊 隨著新能源市場的不斷擴張以及對可持續能源需求不斷增加，資源豐富、成本低廉且綜合性能優異的鈉離子電池受到廣泛關注，不僅在大規模儲能中表現出極大潛力，在動力電池、便攜式電池等應用上同樣未來可期。
鈉離子電池是在鋰離子電池的基礎上發展的。鈉離子電池和鋰離子電池工作原理基本相似，電池的正負極材料和電解液等都需要做出相應改變來適應鈉離子電池。制造工藝上也類似，鈉離子電池與鋰電池的產線設備可以兼容。
鈉離子電池產業化進程的痛點在于把鋰離子電池電極材料中的鋰換成鈉來研究，其總體性能不及鋰離子電池。究其原因：一方面，鈉離子比鋰離子重，電負性沒有鋰低，因此同類電極材料中，鈉離子電池一般比相應鋰離子電池的電壓低、比容量也低，使得電池的能量密度也低；另一方面，由于鈉離子半徑比鋰離子的半徑大，導致鈉離子在剛性結構中相對比較穩定，難以可逆脫嵌，即使可以發生脫嵌，鈉離子嵌入脫出的動力學很慢，并且容易引起電極材料的結構產生不可逆的相變，降低了電池的循環性能。
目前，鈉離子電池發展的問題主要是：正極材料路線選擇，各有優勢與不足；石墨與硅碳不適合儲鈉，需開發新型負極材料；高容量負極首次庫倫效率低，制約全電池能量密度。其中，負極材料是限制鈉離子電池產業化的瓶頸。
常見鈉離子電池負極材料包括碳基材料、鈦基材料、合金材料、過渡金屬化合物等。
鈉離子電池負極材料電壓與比容量圖
合金類負極有較好的導電性和極高的理論容量，但儲鈉過程中會發生嚴重且不可逆的體積膨脹，導致電極粉化、循環容量迅速衰減；金屬氧化物和硫化物等轉化類材料同樣有較高的理論比容量，然而較差的導電性限制了電子傳輸和倍率表現；碳基材料具有容量高、平臺低等優點是目前最有應用前景的鈉離子電池負極材料。
在幾種碳基材料中，硬碳材料在工作電位、容量、首次庫侖效率等方面具有優勢，是目前最有競爭力和應用前景的負極材料。
各碳負極材料平均電位與比容量圖
硬碳負極材料面臨的問題主要是生產成本較高、儲鈉容量有待提升、首次庫侖效率較低等，目前主要是通過對硬碳的孔結構、界面等進行調控，解決硬碳負極材料所面臨的成本、性能等問題。
目前商用硬碳負極的比容量接近300mAh/g，首效在80%以上，最具代表性的產品是日本可樂麗公司生產的椰殼基硬碳，但市售價格高于每噸15萬元，難以滿足鈉離子電池高性價比的需求。國內企業正在積極布局鈉離子電池硬碳負極材料的研發與生產，力爭盡快實現國產替代。
針對各類負極材料的產業化技術與國內外市場狀況，中國粉體網將于10月25-26日在東莞舉辦“第二屆先進負極材料技術與產業高峰論壇“。我們有幸邀請到陜西創普斯新能源科技有限公司鈉電研究院的蘇恒副院長，屆時他將帶來題為《鈉離子電池產業化進程的痛點及關鍵材料》的報告。
本次報告蘇院長將向我們介紹鈉離子電池產業化的痛點以及對應的正負極關鍵材料，并對硬碳、硅碳等新型負極材料及市場進行總結。通過匹配不同的正極材料，新型負極材料有望在鈉離子電池的各個領域實現應用。
蘇恒，北京工業大學博士，美國能源部阿貢國家實驗室訪問學者，創普斯集團鈉電研究院副院長。已在二次電池關鍵材料的結構、性能與機制方面研究8年。美國能源部鈉電研究項目骨干成員，在國際頂級期刊已發表論文14篇，其中以第一作者、共同第一作者發表論文7篇，總影響因子>280；申請專利15項，已授權3項。
參考來源：
1.殷秀平、趙玉峰等 鈉離子電池硬碳基負極材料的研究進展
2.王瑞琦、彭尚龍等 鈉離子電池產業化進展
3.楊涵、楊全紅等 面向實用化的鈉離子電池碳負極:進展及挑戰
4.唐有根 鈉離子電池硬碳負極材料的研究開發
5.彭尚龍課題組 高性能低成本鈉離子電池電極材料研究進展
（中國粉體網編輯整理/喬木）
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