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【原创】我们非常有信心在钠电池这个领域做出一些贡献，以推动产业的发展——专访中南大学唐有根教授

长安

2023.9.14 | 点击 7466次

导读 专访中南大学唐有根教授

中国粉体网讯 随着碳达峰碳中和战略的贯彻实施，新能源产业发展步入快车道。正极材料作为电池成本占比最高的一部分，其市场需求迎来了爆发式的增长。2023年8月15日到16日，2023先进正极材料技术与产业高峰论坛暨第一届钠离子电池材料技术研讨会在山城重庆隆重召开，会议期间，我们邀请到了业内专家、学者，优秀企业家代表做客对话栏目，进行访谈交流。本期，我们邀请到的是中南大学的唐有根教授。

唐有根，博士，中南大学二级教授、博士生导师，湖南省电池行业协会会长，中南大学化学电源与材料研究所所长，化学电源湖南省重点实验室主任，金属燃料电池工程技术中心（筹）主任，中国储能与动力电源及其材料专业委员会常务副主任兼秘书长，中国仪表材料学会常务理事，中国电池工业协会理事，中国电化学专业委员会委员。近年来主要从事先进电池、新能源材料和应用电化学等方面的教学、科研和开发工作。相继开发出系列稀土贮氢合金和动力镍氢电池系统、高镍三元锂离子电池正极材料、硅碳负极材料、水系锂离子电池、电动大巴用铝空气电池系统、无汞锌粉等多项新产品。致力于解决行业相关企业的技术难题，开展产学研合作，在储能技术领域具有良好的科研、教学和成果转化及创新实践平台建设经验和工作基础。

大行其道的钠电过渡金属层状氧化物正极材料还有那些缺陷？

目前，钠离子电池正极材料以三种类型为主：过渡金属层状氧化物、普鲁士蓝类化合物和聚阴离子化合物。过渡金属层状氧化物具有可观的放电比容量以及优异的循环性能，加上生产工艺与锂电三元正极材料具备较高的兼容性，因此许多锂电正极企业就选择了这条路线，从而使得过渡金属层状氧化物无论是研究层面，还是产业化方面都是发展比较快的一种。那么到现在为止能够桎梏这类材料产业化的因素还有哪些呢？

对此，唐教授表示层状氧化物相对来说已经比较成熟，一些产能也已经释放，市场上也有了一些应用。在发展的过程中，层状氧化物目前存在的问题主要分为两个方面。

一个就是材料性能。由于层状氧化物表面产碱，产碱的存使得电池产气，导致钠电池的使用寿命和锂电池相比有一定的差距，所以还需要进一步的工作。

还有一个问题就是成本。因为钠电池和锂电池相比较，它最大的优势就是成本优势，但是层状氧化物目前的成本优势还没有体现出来。因为层状氧化物主要是镍锰铁，镍的比例还比较高，所以成本相对比较高。下一步如果说要开展工作的话，如何使层状氧化物的成本降低，减少镍的使用量，开发低镍甚至无镍的一些材料，真正发挥钠电池的成本优势。

不同种类的钠电正极材料，其匹配的电解液是否存在区别？

目前，钠离子电池正极材料主要的三条技术路线相互竞争，尚未有定论。对于这些不同的钠电正极材料，其匹配的电解液是否存在区别呢？在唐教授看来，电解液方面的差异相对来说不是太大。现在钠电池电解液和锂电池基本上是相似的，主要是六氟磷酸钠加溶剂匹配应用。但不同的钠电正极材料，其电解液的差别主要体现在添加剂。针对不同材料体系，它的稳定性、结构等不同，电解液里的添加剂会有一些差别。关于这方面现在也有很多研究，特别是很多电解液企业，也在进行一些工作，而且效果还不错。

综合来说，钠电池主要通用的电解液还是以酯基的为主，其他的主要是添加剂的不同。此外，还有一些醚氯的电解液也在进行探索。

钠电池以后最大的应用方向是什么？

钠电池相对锂电池来说，最大的优势还是成本，但同时，钠电池的能量密度以及循环性能，也就是使用寿命，相对锂电池暂时还是存在差距。基于目前这种情况，唐教授认为，在一些小动力市场，比如说短程动力，像两轮车、三轮车以及A0级乘用车等，钠电池将会率先得到一些应用。

放眼未来，唐教授认为钠电池未来在储能上面会有很大的潜力，但是目前或者说短期内，钠电池的寿命问题还没有充分完善，它的寿命优势并不明显。所以在钠电池寿命得到完善之前，钠电池还是主要应用于短程动力、小动力以及家储这些领域，以及未来可能替代铅酸的市场。

此外，随着钠电池正极材料以及电芯技术的成熟，寿命的提升，加上成本优势，唐教授相信钠电池未来在储能（大储）应用上会有比较大的优势。不过这些还要有一定的过程，估计在两三年以后，钠电池才有向大储这个方向发展。

钠电正负极材料，规划产能不匹配？

小编之前有注意到，目前钠电正负极材料，规划产能极不匹配，大家都热衷于搞正极材料，负极材料以硬碳为主，且产能较少。而新型负极材料又面临着待开发、验证周期长等挑战，因此负极材料反而是限制钠离子电池产业化的一个重要的瓶颈。

对于这个现象，唐教授也是表达了自己的看法。在唐教授看来，一方面，正极材料在电池中的成本占比比较高，对电池性能特别是能量密度影响比较大。

另外一方面，正极材料像层状氧化物，与锂电池三元材料的制备工艺非常相似，可以快速切换，比较容易介入这个领域。

同时，唐教授也表示，负极材料其实也有不少的开发应用。整的来说，随着材料的进步，正极材料也好、负极材料也好，钠电池会快速的得到应用推广。

唐教授及课题组在钠电池研究及产业化方面有哪些最新进展？

唐教授及其团队在钠电池方面做了不少工作，在钠电池材料、电芯的研究和产业化方面花费了比较多的人力、物力。在访谈的最后，唐教授也是简单分享了一下这方面一些进展。

正极材料方面，有两款层状氧化物、聚阴离子化合物正极材料已经在和相关的企业进行产业化，目前正在进行中试，估计年底之前会进行量产，可能会达到吨级的产品供应。

负极材料方面，硬碳材料也在和企业进行产业化的工作，该硬碳材料基于竹基的生物质材料，可以做到原材料稳定供应。产品指标在行业上比较靠前，容量可以做到310mAh/g、320mAh/g，首效可以做到90%到91%的水平。目前项目进展情况良好，正在进行中试，年底的话会量产供应。

钠电池电芯方面，在电池电解液、电池补钠、电池容量与首效效率提升方面做了一些工作。电芯上面也在和一些企业进行合作。

总的来说，唐教授及其团队在钠电池正极材料、负极材料、电解液以及这全电池层面，都在进行相关的研究和开发工作。他们也非常有信心在钠电池这个领域做出一些贡献，以推动产业的发展。

（中国粉体网编辑整理/长安）

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