钠离子电池负极明珠蒙尘引关注.docx

负极是钠离子电池与锂离子电池最大的区别之一，但针对钠电负极的研究及产业化却稍显逊色。作为决定钠离子电池性能的关键因素，钠离子电池负极需要综合考量其电化学性能及与正极、电解液的协同搭配，充分体现电芯的设计哲学。本篇报告将踏上钠离子电池负极的寻该电池首周库伦效率为 83%，全电池能量密度达到 300 Wh/kg。
图 4：硬碳具备更多表面积与缺陷
图 5：中科海钠团队通过调控缺陷结构提升可逆储钠比容量
资料来源：ChemSusChem《Hard Carbon as Sodium-Ion Battery Anodes: Progress and Challenges》
资料来源：中科海钠，ACS Energy Letters《Tuning the closed pore structure of hardcarbons with the highest Na storage capacity 》，
高性价比生物质碳或成为钠电负极主流。生物质碳前驱体来源多为植物，大部分为硬碳。与其他负极材料相比，生物质碳成本低廉，电化学性能 优异，具备较大应用潜力。此外，天然的生物质通常含有杂原子，如氮、
氟、硫、硼、钾等，可以增加碳材料的结构缺陷、层间距及电导率，提升负极储钠性能。针对生物质碳负极的制备，需要选择具有丰富资源、成本低廉、多孔或多层微观结构、高碳低杂质的植物前体，通过调整热解温度、掺杂剂、活化剂来控制所得碳材料的层间距、缺陷结构和孔结构。椰壳、杏壳、稻壳、泥炭藓等都是较为理想的钠离子电池负极材料来源。目前，日本可乐丽、贝特瑞、翔丰华、佰思格等公司均选用植物型前驱体作为其负极来源。
表 2：各类不同生物质原材料制备的钠离子电池性能
前驱体
制备条件
电解质
容量/首效
容量保持率
大蒜
1300℃炭化
EC/DEC（1:1）
+5%FEC+1 M NaClO4
260 mAh/g（）
/%
10000 圈后保持率 80%
花生壳
水热预处理
800℃炭化
EC/PC（1:1）+1 M
NaClO4
261 mAh/g（℃）
/58%
100 圈后保持率 95%
蔗糖
水热预处理
1600℃炭化
EC/DEC（1:1）+1 M
NaClO4
大约 300 mAh/g
/83%
100 圈后保持率 90%
墨鱼骨
600℃炭化
EC/DEC（1:1）+1 M
NaClO4
640 mAh/g（）
/%
10000 圈后保持率 90%
茶渣
水热预处理
600℃炭化
EC/DEC（1:1）+1 M
NaClO4
179 mAh/g（100mA/g）
/低于 60%
100 圈后保持率 98%
荷梗
1400℃炭化
EC/DEC（1:1）+1 M
NaClO4
351 mAh/g（40mA/g）
/70%
450 圈后保持率 94%
三齿稃
1000℃炭化
EC/PC（1:1）
+%FEC+1 M NaClO4
366 mAh/g（20mA/g）
/50%
10 圈后保持率 99%
资料来源：Materials Advances《A review on biomass-derived hard carbon materials for sodium-ion batteries》，
电池厂商
负极种类
前驱体来源
基本性能
Kuraray
硬碳
椰壳
-20℃放电容量保持率 80%（1C），比容量
280~300mAh/g
表 3：代表性电池厂商的负极路线
贝特瑞
硬碳（锂电）
花粉、稻谷壳、甘蔗敢、核桃壳、竹
子、酒糟、木屑的一种或几种
比容量达到 400-500mAh/g，首次效率达到 80％以
上，-30℃放电容量保持率 %（）
杉杉新材料
硬碳
古马隆树脂、环氧树脂、酚醛树脂和
中间相沥青中的一种或多种
首次放电容量 230-300 mAh/g，首次效率达到
70%-84%
星城石墨
硬碳（锂电）
酚醛树脂、糠醛树脂、环氧树脂、葡
萄糖、蔗糖、环糊精、淀粉、丁苯橡胶中的一种或几种
可逆比容量达到 520-670mAh/g，首次效率达到 80％以上
翔丰华
硬碳
软木：酒瓶塞、羽毛球托、公告板和
墙板中的一种或一种以上
可逆比容量达到 230-250mAh/g，首次效率达到
90％
凯金能源
硬碳
生物质
可逆比容量达到 300-500mAh/g，首次效率达到
70-85％
中科海钠
软碳
亚烟煤、褐煤、烟