相比于鋰離子電池，鈉離子電池具有原材料儲量豐富、價格低廉的優勢，在鈉離子電池的能量密度和循環次數等關鍵性能方面，正極材料發揮著十分關鍵的作用。目前研究最多的鈉電正極材料主要有：過渡金屬氧化物，普魯士藍/白化合物、聚陰離子型化合物，其中過渡金屬氧化物中的單晶層狀氧化物因循環性能與充放電過程中的結構演變密切相關，對深入了解材料在高電壓下的結構演變規律、設計新型正極材料有重大意義，因此是最有潛力的鈉電正極材料體系。

層狀氧化物的不同結構

根據正極材料的微觀形貌，層狀氧化物可分為單晶和多晶。

單晶指的是一次顆粒大單晶技術。單晶層狀氧化物直接由直徑為2-5μm的獨立晶體構成，內部沒有晶界，具有更高的結晶度、層狀穩定性及各向異性。這種單晶結構可以提高材料壓實密度，減少表面積并降低顆粒開裂，從而提高循環壽命。

多晶指的是二次顆粒團聚體技術。多晶材料大多由納米級別的一次顆粒團聚形成10μm左右的二次球型顆粒，內部存在大量晶界，充放電時離子的脫嵌使單個晶體膨脹收縮，在晶界中產生應力，造成晶界撕裂，從而使晶體分解，且與電解液發生副反應，導致電池循環性能和熱穩定性下降。

單晶材料（上）和多晶材料（下）

正極材料的單晶化已成為必然趨勢，寧德時代、中科海鈉、立方新能源等均選用單晶層狀氧化物作為鈉電正極發展方向，因其具有如下優勢：

1）機械強度高，循環壽命較長。不存在晶界，也就不會有晶界撕裂，結構穩定性強，在長循環后依然能保持顆粒原本形貌。

2）比表面積小。能夠減少與電解液的副反應。

3）提升導電性能。單晶顆粒較小，能與導電劑和粘結劑充分接觸，形成良好的導電網絡，有利于電子傳輸。

在制備方面，目前主流的工藝有液相法與固相法。液相法通過金屬鹽溶液的共沉淀反應制備前驅體，再與鈉鹽混合煅燒產出目標物，材料表面光滑、粒徑分布均一、壓實密度高，但工藝復雜程度和成本也較高。固相法相比之下沒有前驅體的制備需求，只需高溫燒結，但這也會帶來嚴重的團聚現象，材料的均一性較難控制。因此開拓單晶層狀氧化物制備的新方法是當前的研究熱點，目前已有熔融鹽法等。

液相法與固相法的制備流程

想了解更多關于單晶層狀氧化物在鈉電中的應用現狀，敬請關注將于7月24-26日在成都舉辦的“2023年全國新能源粉體材料暨鈉離子電池產業創新發展論壇”，屆時，來自湖南美特新材料科技有限公司鈉電研究院的唐朝輝院長將為我們帶來報告《單晶層狀氧化物鈉電正極材料開發進展》，內容如下：

1）鈉電行業背景；

2）鈉電正極及層狀氧化物材料研究進展；

3）美特鈉電正極產品介紹；

4）公司發展愿景。

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報告人簡介

唐朝輝，男，42歲，高級工程師，鋰電行業17年從業經歷，先后任多家正極材料廠研發部長、技術副總，博士畢業于中南大學冶金物理化學專業，在蘇州大學新型能源材料開展博士后研究工作，研究方向為鈷酸鋰、錳酸鋰、三元正極、富鋰錳基、鈉電正極等，在行業權威期刊發表中英文論文十余篇、申請專利二十余項，先后獲長沙市科技進步二等獎、高新區優秀科技人才、望城區優秀科技人才等。

成都新能源論壇會務組

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