相比于鋰離子電池，鈉離子電池具有原材料儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)，在鈉離子電池的能量密度和循環(huán)次數(shù)等關(guān)鍵性能方面，正極材料發(fā)揮著十分關(guān)鍵的作用。目前研究最多的鈉電正極材料主要有：過(guò)渡金屬氧化物，普魯士藍(lán)/白化合物、聚陰離子型化合物，其中過(guò)渡金屬氧化物中的單晶層狀氧化物因循環(huán)性能與充放電過(guò)程中的結(jié)構(gòu)演變密切相關(guān)，對(duì)深入了解材料在高電壓下的結(jié)構(gòu)演變規(guī)律、設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)

根據(jù)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(shù)。單晶層狀氧化物直接由直徑為2-5μm的獨(dú)立晶體構(gòu)成，內(nèi)部沒(méi)有晶界，具有更高的結(jié)晶度、層狀穩(wěn)定性及各向異性。這種單晶結(jié)構(gòu)可以提高材料壓實(shí)密度，減少表面積并降低顆粒開(kāi)裂，從而提高循環(huán)壽命。

多晶指的是二次顆粒團(tuán)聚體技術(shù)。多晶材料大多由納米級(jí)別的一次顆粒團(tuán)聚形成10μm左右的二次球型顆粒，內(nèi)部存在大量晶界，充放電時(shí)離子的脫嵌使單個(gè)晶體膨脹收縮，在晶界中產(chǎn)生應(yīng)力，造成晶界撕裂，從而使晶體分解，且與電解液發(fā)生副反應(yīng)，導(dǎo)致電池循環(huán)性能和熱穩(wěn)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(shì)，寧德時(shí)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(fā)展方向，因其具有如下優(yōu)勢(shì)：

1）機(jī)械強(qiáng)度高，循環(huán)壽命較長(zhǎng)。不存在晶界，也就不會(huì)有晶界撕裂，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng)，在長(zhǎng)循環(huán)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(yīng)。

3）提升導(dǎo)電性能。單晶顆粒較小，能與導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑充分接觸，形成良好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，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(guò)金屬鹽溶液的共沉淀反應(yīng)制備前驅(qū)體，再與鈉鹽混合煅燒產(chǎn)出目標(biāo)物，材料表面光滑、粒徑分布均一、壓實(shí)密度高，但工藝復(fù)雜程度和成本也較高。固相法相比之下沒(méi)有前驅(qū)體的制備需求，只需高溫?zé)Y(jié)，但這也會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的團(tuán)聚現(xiàn)象，材料的均一性較難控制。因此開(kāi)拓單晶層狀氧化物制備的新方法是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，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(guān)于單晶層狀氧化物在鈉電中的應(yīng)用現(xiàn)狀，敬請(qǐng)關(guān)注將于7月24-26日在成都舉辦的“2023年全國(guó)新能源粉體材料暨鈉離子電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展論壇”，屆時(shí)，來(lái)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(zhǎng)將為我們帶來(lái)報(bào)告《單晶層狀氧化物鈉電正極材料開(kāi)發(fā)進(jìn)展》，內(nèi)容如下：

1）鈉電行業(yè)背景；

2）鈉電正極及層狀氧化物材料研究進(jìn)展；

3）美特鈉電正極產(chǎn)品介紹；

4）公司發(fā)展愿景。

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報(bào)告人簡(jiǎn)介

唐朝輝，男，42歲，高級(jí)工程師，鋰電行業(yè)17年從業(yè)經(jīng)歷，先后任多家正極材料廠研發(fā)部長(zhǎng)、技術(shù)副總，博士畢業(yè)于中南大學(xué)冶金物理化學(xué)專業(yè)，在蘇州大學(xué)新型能源材料開(kāi)展博士后研究工作，研究方向?yàn)殁捤徜嚒㈠i酸鋰、三元正極、富鋰錳基、鈉電正極等，在行業(yè)權(quán)威期刊發(fā)表中英文論文十余篇、申請(qǐng)專利二十余項(xiàng)，先后獲長(zhǎng)沙市科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、高新區(qū)優(yōu)秀科技人才、望城區(qū)優(yōu)秀科技人才等。

成都新能源論壇會(huì)務(wù)組

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