江苏翔鹰钠电池层状氧化物正极材料实现量产

颗粒在线讯：江苏翔鹰新能源科技有限公司（下称“江苏翔鹰”）钠离子电池层状氧化物正极材料已经实现3000吨/年规模化生产，产品加工性能、循环性能、抑制胀气等性能优异，性价比较高。

电池级碳酸锂价格突破51万元/吨，使得各大企业焦虑不安。再加上锂资源的稀缺和分布不均，钠离子电池技术发展及产业化迫在眉睫。同时背靠快速增长的新能源产业，钠离子电池的优势不断被发掘，发展潜力逐步显现。

目前主流的正极材料包括层状过渡金属氧化物、聚阴离子化合物、有机正极材料和普鲁士蓝类似物等。其中层状过度金属氧化物综合性能优异，与现有锂电体系的性能和工艺最为接近，是钠电体系发展的首选。

江苏翔鹰的钠电层状氧化物正极材料送样和发货有100多家，截至2022年9月发货量10吨左右。然而，层状氧化物在产业化推广使用时暴露出许多问题：

（1）使用环境湿度要求高

钠电层状氧化物正极材料与锂电三元材料对环境湿度的反应有明显区别。锂电三元材料主要是吸附水分子，体相中的锂离子与质子交换速率低；钠电层状氧化物表面吸附水分子后，体相中的钠离子会与质子快速交换，钠离子析出，导致体相晶体结构发生变化。因此钠电层状氧化物使用时，投料、混浆和极片放置过程中，以及负极极片入壳前，均需要严格控制湿度和水分。否则会出现克容量低、循环性能差的问题。

经过层次筛选与验证，江苏翔鹰提出了正确的解决方案：

1、通过单晶结构减少新表面的产生；

2、通过表面特殊的包覆抑制质子与体相钠离子的交换。

常规钠电层状氧化物正极材料使用的环境相对湿度≤2%，江苏翔鹰钠电正极能达到15%左右，远远高于常规层状氧化物。

（2）材料PH值高

由于钠电层状氧化物正极材料体相中的钠离子极易与水的质子进行交换，测PH值时，材料分散在水中，体相钠离子溶出，导致PH值在13左右，而且随着搅拌时间的延迟，PH值会进一步升高。但是，锂电体系中PH值测试方法的建立，是为了材料厂和电池厂能快速分辨表面残碱，这一方法有效的前提是体相锂离子不容易溶出。而钠电体系中，由于体相钠离子在水中快速溶出，而做浆料是在油相体系中，因此材料PH的测试方法只能表征体相钠离子的溶出速度，对浆料性能的表征基本失效。

江苏翔鹰在新材料开发中通过掺杂形式成功地抑制体项钠离子的溶出，进一步降低材料对湿度的敏感度。

（3）材料残碱高

与PH值测试类似，残余碳酸钠的测试仍然是分散在水中，出现的现象是残余碳酸钠会在2.5%左右，随着测试搅拌时间的延长，残余碳酸钠的值会更高，这也是体相钠离子在水中不断溶出得结果。残余氢氧化钠测试是将层状氧化物正极材料分散在乙醇中，测试结果为0.05%左右，残碱比较低，能解释为什么PH和残余碳酸钠如此高的情况下，浆料仍然可以稳定。

经过不断调整，江苏翔鹰产品的残余氢氧化钠做到稳定在0.05%左右。

（4）正极材料与电解液的适配性

钠电循环性能是检验材料质量的标准之一。由公式EΘ(Li+/Li)=0V, EΘ(Na+/Na)=0.3V 可知，钠电在4.0V时，相当于锂电体系的4.3V，此时锂电体系需要4.3V电解液与之匹配，对于钠电体系，也急需电池厂和电解液厂针对钠电开发高电压电解液。

江苏翔鹰针对正极材料，进行表面钝化处理，提高材料对电解液的适配性，并且取得了一定进展，融入到新一代产品中。