钠离子电池综合性能明显优于铅酸电池,凭借原料充足、成本较低、安全性高、温度适应范围宽等优点,在部分应用场景可替代锂离子电池,预计到2025年,我国钠离子电池潜在需求量将达到200GWh,市场发展空间大。钠离子电池结构与锂离子电池一致,从正极材料来看,普鲁士蓝类化合物与层状氧化物、聚阴离子型化合物是钠离子电池正极材料的三大技术路线。
普鲁士蓝类化合物,化学式为NaxM1[M2(CN)6]y•nH2O,M1、M2为过渡金属元素,可采用Fe、Mn、Cu、Ni、Co等。普鲁士蓝类化合物包括贫钠态、富钠态两种类型,由于富钠态普鲁士蓝呈现白色,也称为普鲁士白。普鲁士蓝类正极材料代表性产品有Na2Fe[Fe(CN)6]、Na2Mn[Fe(CN)6]、Na2Mn[Mn(CN)6]等。
普鲁士蓝类正极材料也存在一些缺点,其循环使用寿命有限,充放电次数仅在3000次左右,这主要是由于普鲁士蓝类化合物易吸水,在制造过程中结晶水难以除去,存储与使用过程中易受潮,导致化学稳定性变差,降低了充放电次数。此外,普鲁士蓝类正极材料使用温度范围较窄,在-20度至40度之间。这些因素制约了普鲁士蓝类正极材料产业化发展。
随着技术研究不断深入,普鲁士蓝类正极材料技术工艺正在不断改进,在制造过程中通过控制结晶速度、添加助剂、使用惰性气体保护、掺杂、表面包覆等方式来控制结晶水含量,保护过渡金属不被氧化,提高产品性能。由于三大类钠离子电池正极材料优缺点各不相同,未来多技术路线并存的局面将在较长时间内存在,随着技术不断突破,普鲁士蓝类正极材料拥有良好发展前景。
新思界
行业分析人士表示,在海外市场中,普鲁士蓝类正极材料生产商主要有美国Natron Energy等。受市场前景吸引,我国钠离子电池正极材料企业数量不断增多,其中,宁德时代、容百科技、钠创新能源、星空钠电、美联新材、七彩化学等参与布局普鲁士蓝类正极材料市场。目前,层状氧化物正极材料是钠离子电池主流技术路线,量产企业数量多,普鲁士蓝类正极材料技术工艺还在完善过程中,量产企业数量少,较多企业仍处于战略布局阶段。