科创中国

行业领域

新材料技术

需求背景

可再生能源发电与规模储能是全球能源互联网发展的根基。可再生能源由于空间时间不连续性的限制，难以满足当前储能发电智能并网的巨大负荷，因此亟需发展安全系数高、工作寿命长的大规模储能技术。当前，锂离子电池由于其高能量密度和功率密度己广泛应用于储能市场。但是，锂资源储量有限、地理分布不均等问题的存在限制了锂电在储能系统的进一步发展，同时也激发了研宄其他可替代储能体系的热潮。钠离子电池与锂电池工作原理相似，且钠资源储量丰富，具备显著的成本优势

需解决的主要技术难题

1‌.正极材料的选择和稳定性问题‌：钠离子电池正极材料的选择是影响电池能量密度、循环寿命等性能指标的关键因素。目前，钠离子电池正极材料有100多种，但主流材料包括过渡金属氧化物、聚阴离子化合物和普鲁士蓝（白）化合物。过渡金属氧化物具有较高的比容量，但电化学反应时的稳定性较差；普鲁士蓝（白）化合物虽然比能量较高，但循环性能较差；聚阴离子化合物则具有较高的电化学反应稳定性，但比容量较低‌。因此，开发具有高比容量和高稳定性的正极材料是当前的主要挑战。

‌2.循环寿命问题‌：目前，钠离子电池的循环寿命仅为3500-4000次，这对于储能应用来说远远不够。因此，提高钠离子电池的循环寿命是另一个重要的技术难题。

3‌.能量密度问题‌：虽然钠离子电池的能量密度有所提升，但仍低于锂离子电池。提高钠离子电池的能量密度，使其能够与锂离子电池竞争，是当前研究的另一个重要方向‌。

期望实现的主要技术目标

通过以开发钠离子电池正极材料的低成本制备工艺并优化其性能为导向，以典型的聚阴离子化合物（磷酸氧钒钠和氟磷酸钒钠）和层状氧化物（O.3型层状氧化物及P2型层状氧化物）为例，研究材料的合成方法、结构形貌调控、反应界面强化以及钠脱嵌反应原理、传输性质和储钠机制，进一步研究这些因素对材料电化学性能和实际化应用的影响。

需求解析

解析单位：江苏省徐州市 解析时间：2024-11-21

袁兴国

徐州工程学院

教授

综合评价

‌正极材料的选择与优化‌：需选择具有高比容量和高稳定性的正极材料，如过渡金属氧化物、聚阴离子化合物等，并通过改性提高其电化学性能。 ‌循环寿命的提升‌：目前钠离子电池的循环寿命有限，需通过优化正极材料的制备工艺和结构，提高其循环稳定性。 ‌能量密度的提高‌：需进一步研究提高钠离子电池能量密度的方法，以满足储能应用的需求。 此外，还需关注正极材料的制造成本和可持续性，以确保钠离子电池的商业化可行性。通过综合考虑以上技术需求，可以推动钠离子储能电池正极调控制备技术的进一步发展，为钠离子电池的商业化应用奠定基础‌。

查看更多>

处理进度