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江蘇翔鷹新能源科技有限公司（下稱“江蘇翔鷹”）鈉離子電池層狀氧化物正極材料已經(jīng)實(shí)現(xiàn)3000噸/年規(guī)?；a(chǎn)，產(chǎn)品加工性能、循環(huán)性能、抑制脹氣等性能優(yōu)異，性價(jià)比較高。
電池級(jí)碳酸鋰價(jià)格突破51萬(wàn)元/噸，使得各大企業(yè)焦慮不安。再加上鋰資源的稀缺和分布不均，鈉離子電池技術(shù)發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化迫在眉睫。同時(shí)背靠快速增長(zhǎng)的新能源產(chǎn)業(yè)，鈉離子電池的優(yōu)勢(shì)不斷被發(fā)掘，發(fā)展?jié)摿χ鸩斤@現(xiàn)。
目前主流的正極材料包括層狀過(guò)渡金屬氧化物、聚陰離子化合物、有機(jī)正極材料和普魯士藍(lán)類似物等。其中層狀過(guò)度金屬氧化物綜合性能優(yōu)異，與現(xiàn)有鋰電體系的性能和工藝最為接近，是鈉電體系發(fā)展的首選。
江蘇翔鷹的鈉電層狀氧化物正極材料送樣和發(fā)貨有100多家，截至2022年9月發(fā)貨量10噸左右。然而，層狀氧化物在產(chǎn)業(yè)化推廣使用時(shí)暴露出許多問(wèn)題：
（1）使用環(huán)境濕度要求高
鈉電層狀氧化物正極材料與鋰電三元材料對(duì)環(huán)境濕度的反應(yīng)有明顯區(qū)別。鋰電三元材料主要是吸附水分子，體相中的鋰離子與質(zhì)子交換速率低；鈉電層狀氧化物表面吸附水分子后，體相中的鈉離子會(huì)與質(zhì)子快速交換，鈉離子析出，導(dǎo)致體相晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。因此鈉電層狀氧化物使用時(shí)，投料、混漿和極片放置過(guò)程中，以及負(fù)極極片入殼前，均需要嚴(yán)格控制濕度和水分。否則會(huì)出現(xiàn)克容量低、循環(huán)性能差的問(wèn)題。
經(jīng)過(guò)層次篩選與驗(yàn)證，江蘇翔鷹提出了正確的解決方案：
1、通過(guò)單晶結(jié)構(gòu)減少新表面的產(chǎn)生；
2、通過(guò)表面特殊的包覆抑制質(zhì)子與體相鈉離子的交換。
常規(guī)鈉電層狀氧化物正極材料使用的環(huán)境相對(duì)濕度≤2%，江蘇翔鷹鈉電正極能達(dá)到15%左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)層狀氧化物。
（2）材料PH值高
由于鈉電層狀氧化物正極材料體相中的鈉離子極易與水的質(zhì)子進(jìn)行交換，測(cè)PH值時(shí)，材料分散在水中，體相鈉離子溶出，導(dǎo)致PH值在13左右，而且隨著攪拌時(shí)間的延遲，PH值會(huì)進(jìn)一步升高。但是，鋰電體系中PH值測(cè)試方法的建立，是為了材料廠和電池廠能快速分辨表面殘堿，這一方法有效的前提是體相鋰離子不容易溶出。而鈉電體系中，由于體相鈉離子在水中快速溶出，而做漿料是在油相體系中，因此材料PH的測(cè)試方法只能表征體相鈉離子的溶出速度，對(duì)漿料性能的表征基本失效。
江蘇翔鷹在新材料開(kāi)發(fā)中通過(guò)摻雜形式成功地抑制體項(xiàng)鈉離子的溶出，進(jìn)一步降低材料對(duì)濕度的敏感度。
（3）材料殘堿高
與PH值測(cè)試類似，殘余碳酸鈉的測(cè)試仍然是分散在水中，出現(xiàn)的現(xiàn)象是殘余碳酸鈉會(huì)在2.5%左右，隨著測(cè)試攪拌時(shí)間的延長(zhǎng)，殘余碳酸鈉的值會(huì)更高，這也是體相鈉離子在水中不斷溶出得結(jié)果。殘余氫氧化鈉測(cè)試是將層狀氧化物正極材料分散在乙醇中，測(cè)試結(jié)果為0.05%左右，殘堿比較低，能解釋為什么PH和殘余碳酸鈉如此高的情況下，漿料仍然可以穩(wěn)定。
經(jīng)過(guò)不斷調(diào)整，江蘇翔鷹產(chǎn)品的殘余氫氧化鈉做到穩(wěn)定在0.05%左右。
（4）正極材料與電解液的適配性
鈉電循環(huán)性能是檢驗(yàn)材料質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)之一。由公式EΘ(Li+/Li)=0V, EΘ(Na+/Na)=0.3V 可知，鈉電在4.0V時(shí)，相當(dāng)于鋰電體系的4.3V，此時(shí)鋰電體系需要4.3V電解液與之匹配，對(duì)于鈉電體系，也急需電池廠和電解液廠針對(duì)鈉電開(kāi)發(fā)高電壓電解液。
江蘇翔鷹針對(duì)正極材料，進(jìn)行表面鈍化處理，提高材料對(duì)電解液的適配性，并且取得了一定進(jìn)展，融入到新一代產(chǎn)品中。
