中国粉体网讯 随着世界能源转型的到来，储能电池的需求量进一步提高，作为稀碱金属元素的锂面临着资源短缺、价格昂贵和开采困难等一系列潜在危机。与锂离子相比，钠离子在地壳与海洋中的储量极为丰富，在自然界中的丰度约为锂的3000倍，获得手段简单，价格低廉，钠离子电池有望成为未来锂离子电池大规模储能市场的重要补充。
然而，由于Na+（0.102nm；22.99g/mol）的尺寸和质量要比Li+（0.076nm；6.94g/mol）大，导致在开发钠离子电池电极材料方面面临着巨大挑战，尤其是决定电池能量密度的正极材料。得益于锂离子电池中过渡金属锂氧化物的研发与应用，过渡金属钠氧化物（NaxMeO2，Me=Co、Ni、Fe、Mn和V等）作为钠离子电池正极材料得到广泛研究与发展。已有研究表明锰基（NaxMn1-yMyO2，M：掺杂元素）材料具有资源丰富、合成工艺简单、理论比容量高、化学组成和相结构可调控性强以及环境友好等优点，受到众多研究者的广泛关注。
Mn/Fe/Ni/Cr/V基正极材料的电化学稳定性比较
NaxMn1-yMyO2材料一般可分为层状结构和隧道结构，层状NaxMn1-yMyO2（0＜x≤1）材料由于其钠含量高能够提供较高的比容量而得到广泛研究。但其在储存和充放电过程中容易发生不可逆的相结构变化，导致材料稳定性和循环性能不佳；再者，正极/电解液界面反应的存在会直接作用于正极材料，该过程导致的结构改变、产生的新物质会对电池充放电过程产生不利影响；此外，材料中存在的Na+/空位有序排列会导致材料在充放电过程产生复杂的氧化还原峰，阻碍钠离子的传输速率进而影响倍率性能和循环稳定性。
针对上述问题，科研工作者进行了一系列的改性工作。其中，材料的微观结构是影响其结构性能与电化学性能的关键因素之一。针对性的构建比表面积较大、活性位点较多、结构稳定性好的正极材料是调控其微观结构的目的。常见的结构为纳米级超结构，常结合不同的纳米级超结构如蜂窝状、棒状等进行设计。
2023年8月，中国粉体网将在山城重庆举办“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”。我们有幸邀请到创普斯（深圳）新能源科技有限公司钠电研究院的苏恒副院长为我们带来题为《高性能钠离子电池正极材料的设计与开发》的报告。
报告摘要：钠离子电池锰基正极材料的循环性能和高容量往往难以兼备，其中的关键问题在于高容量正极材料循环稳定性能的提升。由于之前的研究发现，钠离子电池正极材料的性能和其局域结构具有密切的关系。因此在本工作中，苏院长通过钠离子电池正极材料的局域结构设计和调控，实现了钠离子电池层状正极材料循环稳定性能的大幅提升，保证了材料的高能量密度和长循环性能。同时，通过降本工艺，提出了钠离子电池商业化的有效途径。
苏恒，北京工业大学博士，美国能源部阿贡国家实验室访问学者，创普斯集团钠电研究院副院长。已在二次电池关键材料的结构、性能与机制方面研究8年。美国能源部钠电研究项目骨干成员，在国际顶级期刊已发表论文14篇，其中以第一作者、共同第一作者发表论文7篇，总影响因子>280；申请专利8项，已授权3项。
创普斯（深圳）新能源科技有限公司是一家致力于新能源储能器件及其材料基础研究直至产业化的高新技术企业。公司新能源材料业务聚焦于耐低温、高倍率磷酸铁锂正极材料和高容量、长寿命硅碳负极材料以及储能产品研发和应用板块业务，同时在钠离子正极材料领域拥有自主知识产权。
参考资料：
1、庄新蝶等，《Ti掺杂隧道型钠离子电池正极材料的制备及电化学性能》
2、师文君等，《钠离子电池层状过渡金属氧化物正极材料研究进展》
（中国粉体网编辑整理/长安）
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