11月13-14日，由起点锂电、起点钠电、起点储能、起点充换电、起点研究院（SPIR）PECA光储充联盟、中国新能源企业家俱乐部主办的2023起点锂电&起点钠电&光储充行业年会LNEC9-2023中国新能源电池千人大会暨第9届起点金鼎奖颁奖典礼在深圳坪山格兰云天国际酒店盛大召开。超过1000+上下游企业嘉宾和行业大咖莅临现场，50+行业领先企业嘉宾和专家发表精彩演讲。

在14日上午举办的论坛5：2023起点钠电行业年会上，武汉天钠 技术总监 徐月发表了《钠离子电池关键正负极材料的研究及产业化》的演讲。

图：武汉天钠 技术总监 徐月

以下为演讲实录：

各位同行，大家好！

今天非常高兴能有这个机会向大家介绍《钠离子电池关键正负极材料的研究及产业化》。

双碳政策实施为储能领域带来百万亿级的市场预期，推动钠电池产业发展。虽然现阶段钠离子电池的成本跟锂电相比没有很大的优势，主要的原因是因为钠电仍然还处于产业发展的前期阶段，和已经成熟的产业化锂电比较成本，钠电还有一段路要走。另外，钠离子电池也有它自己相对的高低温适应性强、倍率性能优异等等优势，能够补足相对于锂电的成本弱势，锂电在低温，或者是高功率的应用场景下成本也有所提升，所以在一些特殊的应用场景下，钠电的成本还是非常有竞争优势的。

钠离子电池未来应用的目标场景是储能场景，因为钠离子具有资源优势，是储能市场的必然之选。

钠离子电池和锂离子电池相关指标的差异，也带来了正负极材料的差异化。

接下来，我要讲一下正负极材料。

首先是天钠科技的硬碳负极材料及产品。硬碳是由任意相互交错的碳层堆积而成，硬碳结构是高度无定型的，碳层间存在较多的缺陷和微孔。碳层形态、孔径大小与前驱体种类、交联程度以及碳化温度密切相关。各研究组使用的原料及前处理手段的差异化会引起碳层结构以及堆积方式的差异，碳层复杂的堆积方式使得结构表征较为困难。硬碳储钠机理还未达成统一，但是目前我们已经知道的是，平台的储钠容量是提高钠电能量密度的关键，因此我们在评判硬碳负极这一类材料的时候，不能单独的以克容量去评判，我们需要使它的斜坡容量尽量减少，从而拉长平台容量，尽量提高整个钠离子电池的可用能量密度。

因为硬碳材料是无定型的，这一类材料的表征相对来说比较困难，竞品的研发路线，他们在硬碳的结构、储钠性能之间没有达到微纳结构的连接，因此在研发高性能硬碳的时候，没有办法点对点地进行验证，通常大家在研究硬碳材料时用X射线衍射，或者是碳化程度来比较，但对于它的碳链、杂质、孔隙、碳层发育程度，怎么表征呢？我们开发了独有的原子对分布函数(PDF)表征技术可精确解析硬碳微纳结构，构建微纳结构与储钠性能间的构效关系，指导前驱体结构设计并修正热解碳化工艺，实现高储钠性能硬碳的研发。

我们通过PDF技术在原子尺度表征硬碳材料的微纳结构的变化，监控量产硬碳结构衍变，实现材料一致化生产。PDF技术不仅可以解析工程化阶段由于设备环境变化引起的硬碳微纳结构变化所导致的储钠性能的变化，还可以指导工艺参数的微调，从而对产品的微纳结构进行微调，修正量产硬碳与小中试产品的性能差异、保持量产硬碳的批次一致性。

我们还对硬碳的产品进行了造粒处理，做了非常好的球形化的产品，球形化的负极有高的材料以及极片压实密度，可以生成均匀结实的SEI膜，抑制极片膨胀增加循环寿命，我们的硬碳最终是形成球形化或者类球形化的产品。基于前期高效的研发，实现了对于硬碳材料的精准控制，使得斜坡处的容量不变，平台容量翻倍增长。

公司的第一款硬碳产品是TianNa-320，克容量超过320mAh/g。第二款产品是TianNa-350，克容量超过350mAh/g，斜坡并没有非常大的拉长，我们拉长的是平台的容量，并且这款材料的首效也能得到非常大的提升，大于90%。另外我们还有一款球形化的材料TianNa-385，实际克容超过400mAh/g，公斤级生产也可以超过390mAh/g，首效也非常高。前面的两款材料，现在已经可以进行批量发货，最后一款产品现在是在中试过程中，也可以送样。

硬碳的负极的产业化还是有一些痛点，包括现阶段的生产、原料成本的问题。对于前端的原料筛选、设备供应商的选择还需要进一步去做优化。对于首次库仑效率，也与材料本征问题相关，我们修复了一些表面的缺陷，减少碳层缺陷的同时提高石墨化程度，提供更多的储钠位点，综合提升硬碳的电化学储钠性能。提升储钠容量，设计、构建、调控前驱体交联度和交联方式；微孔结构调控技术提升平台容量与倍率；碳化阶段使用多步热控制方法实现最优碳化工艺。对于产品一致性，通过对碳链结构进行调控，采用价格低廉的化工原料聚合工艺，形成高分子聚合物前驱体，保证产品一致性；结合PDF分析方法解析硬碳产物结构确保产品一致性。

接下来介绍一下公司钠离子电池关键正极材料。

普鲁士蓝这一类材料的克容、平台非常可观，但是这类材料，无论是前端的合成，还是电芯制造端仍然存在一些问题需要进一步研发，因此公司对于普鲁士蓝的材料处于小试阶段，没有量产计划。层状氧化物，前面大家也提到，它和电解液的负反应比较严重，这类材料改性的方法是参杂、包覆或者是进行造粒，参杂包覆的话我不详细说，我们直接选择了锂电三元的解决方案，直接做大单晶，因为大单晶的比表面积比较小，它和电解液和其他材料的负反应就比较少，就减少了表层界面的负反映。大单晶的表面能相对比较低，它跟电解液之间的负反应可能性更小。

天钠科技在层状氧化物正极的钠离子电池有相应的技术储备，具备层状氧化物钠电正极的研发生产能力，产品定位在长循环，高功率需求的二轮电动车以及小型EV电源。

最后介绍一下天钠科技。

天钠科技成立于2017年，是一家依托“产学研”体系发展起来的高新技术技企业，主营高安全、低成本、长寿命钠离子电池关键材料的设计、研发、生产及销售，同时为钠离子电池全产业链提供系统性解决方案与技术服务。武汉天钠拥有多项国家发明和实用新型专利，其中，自有专利20余项，授权商标16项。我们是一家高科技研发型企业，员工中研究生学历人数约占80%,核心研发团队来自于华中科技大学等一流院校。早期依托华中科技大学材料学院组建钠离子电池材料实验室，致力于钠离子电池、钠离子电池材料、电解液等新型储能器件关键材料设计、合成及电化学储能机理基础研究。通过多年的技术研发和实践积累，将产、学、研各环节逐一打通，实现了从实验室研发到产业化进程的快速升级和迭代，已具备钠离子电池正负极材料规模化生产能力。

非常感谢大家！