层状氧化物,即层状过渡金属氧化物,是钠离子电池正极材料中最常见的产品之一,由碱金属层与过渡金属层有序堆叠组成。预计2023年,我国钠离子电池中试线、量产线陆续落地,业内估计2023年为钠离子电池爆发元年,到2025年我国钠离子电池潜在需求量将达到200GWh。在此背景下,钠电池正极材料需求旺盛,层状氧化物正极材料市场发展空间大。
目前,钠电池正极材料技术路线尚有分歧,已经开发问世的产品主要包括过渡金属氧化物、聚阴离子类化合物、普鲁士蓝类化合物等三大类,其中,过渡金属氧化物又包括层状氧化物、隧道状氧化物两种,这几种技术路线均有企业进入布局。
钠离子电池层状氧化物正极材料,化学式用NaxMO2表示,其中M为过渡金属,可采用Fe、Mn、Co、Ni、Cu、Cr等元素,一般采用二元材料或者三元材料,例如镍锰、铁锰、铜铁锰、镍铁锰等,三元材料循环稳定性更优,应用比例较高。目前常见的层状氧化物正极材料主要有铜铁锰酸钠、铁镍锰酸钠等。
层状氧化物正极材料具有能量密度高(100-155wh/kg)、倍率性能高、使用温度范围宽(-40度至80度)、循环使用寿命长(冲放电次数4500次)等优点,且技术工艺简单,制造流程与锂离子电池三元正极材料接近,能够与锂离子电池生产线兼容,因此成为钠离子电池正极材料的首选解决方案。
但层状氧化物正极材料也存在缺点,其空气稳定性较差,会与空气中的水、氧气、二氧化碳产生化学反应,使电化学性能与结构稳定性下降。因此层状氧化物正极材料在制造过程中需进行空气干燥,且保存条件要求较高,需要密封保存避免接触空气。
新思界
行业分析人士表示,钠电池正极材料三大技术路线各有优缺点,未来较长一段时间内,三种技术路线有较大的可能性并存,以满足不同应用场景需求,目前来看,相较来说,层状氧化物正极材料更具竞争优势。同时,钠离子电池能量密度、循环寿命低于锂离子电池,但钠离子电池原料易得、成本较低、安全性高,会与锂离子电池互补使用。总的来看,层状氧化物正极材料市场前景广阔。