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钠离子电池专题

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1.钠电工艺复用率超80%，短期看好层状金属氧化物路线

1.1.钠电三条路线各有优劣，层状金属氧化物发展最成熟

钠离子电池组成与锂离子电池类似，主要由正极、负极、电

解液、隔膜几大部分组成。目前，常用的钠离子正极材料主要为

层状过渡金属氧化物、聚阴离子化合物和普鲁士蓝类似物三类。

其中，层状过渡金属氧化物与锂电三元材料类似，聚阴离子化合

物则更接近磷酸铁锂结构，普鲁士蓝是钠电新增路线。

短期层状过渡金属氧化物材料走在产业化最前列。与其他两

种路线相比，层状氧化物路线发展最为成熟，产业传导路径顺畅，

最先具备产业化基本条件。层状过渡金属材料基本无短板，电化

学性能在三者中最为优异，理论比容量最高（~240mAh/g）。且

由于其合成方便、结构简单、原料来源广，是最具潜力的钠离子

电池正极材料之一。包括中科海钠、钠创新能源在内的多家钠离

子电池公司优先选择此条电池路线。2022年末，中科海钠1GWh

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钠离子量产线投产，将带领层状过渡金属氧化物材料成为最先产

业化的钠电材料。

长期三路径或并行发展。长期来看，其他两路径各有优劣。

聚阴离子化合物路线表现出较高的热稳定性、安全性和循环性，

但其比容量低，导电性差，材料较贵。而普鲁士蓝化合物合成成

本很低，比容量较高（~170mAh/g），快充性能优异，但结构中

结晶水难以去除，存在一定的安全隐患。如果未来两类材料限制

因素得到改善，有望形成三足鼎立、优势互补新局面。

1.2.层状金属氧化物路线无短板，制备工艺承袭锂电三元

比容量高，综合性能无短板。层状过渡金属氧化物（NaxMO2）

结构同锂离子三元材料类似，由过渡金属层和碱金属层交替排布。

该路线比容量最高，压实密度存在显著优势，具备制备较高能量

密度钠离子电池潜能。与三元锂电材料相比，大体积的Na+在层

状结构中的脱嵌过程往往会对材料结构造成不可逆改变（~23%），

从而影响材料循环性能，需要通过元素掺杂等方法加以改性。从

材料角度，层状过渡金属氧化物材料无明显短板，适用于各领域

储能需求。

P2型层状过渡金属氧化物潜力亮眼。层状过渡金属氧化物

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以O3型（八面体型）和P2型（三棱柱型）为主流。O3型结构

容量保持率低，但Na+含量高，能量密度高。P2型结构则与之互

补，循环性能较好，而比容量受到限制。由于P2型结构空气稳

定性更好，在安全性、倍率性能上存在优势，未来可能成为兼具

比容与安全的钠电优选路线。

层状金属氧化物工艺易于放大，液相法与锂电三元工艺大同

小异。层状金属氧化物作为发展最为成熟的路线，制备过程简单，

易于放大，从技术端向产业端传导更顺畅。目前产业化层状金属

氧化物钠离子电池工艺主要有液相法与固相法两类，其中，除原

材料和具体工艺参数外，液相法与锂电三元正极材料制备工艺高

度一致，锂电设备复用率高，易于钠离子电池的迅速产业化。固