层状过渡金属氧化物介绍

层状过渡金属氧化物NaxMO2（M为过渡金属元素，如Mn、Ni、Cr、Fe、Ti和V及其复合材料），具有易于加工、结构简单和高比容量等优点，且与锂离子电池的正极材料在合成以及电池制造方面有许多相似性，因此有很大的商业化潜力。不同的是，Li+只能嵌入LiCoO2和LiNiO2中，而Na+离子可以可逆地嵌入近乎全部的过渡金属氧化物中；与Li+离子相比，Na+离子尺寸较大，其和过渡金属氧化物之间的无序性非常低。NaxMO2化合物的性质可以通过掺杂的方式进行微调，因此过渡金属氧化物可以进一步划分成单金属氧化物、二元金属氧化物、三元金属氧化物和多金属氧化物。参照锂电中用得较多的LiCoO2，钠电最早的金属氧化物研究是基于NaxCoO2的单层过渡金属氧化物，然而，单层过渡金属氧化物结构不稳定，在Na+离子嵌入和脱出过程中由于相变导致电池容量快速下降；且Co元素稀缺，成本高。为了克服这些问题，Mn、Fe、Ni、Ti、Mg和Cu等多种元素被掺入到单层过渡金属氧化物形成二元或三元金属氧化物，或者通过正极材料表面包覆的方式，使其具有较高的可逆容量及较好的循环寿命。这些改性方式使得过渡金属氧化物具有较高的能量密度和循环寿命，但是成本较其它几种钠电正极材料的成本高。目前产业界的进展，英国Faradion公司采用Mn–Ni–Ti–Mg四元层状氧化物正极材料，电池能量密度超过Wh/kg，循环寿命在次以上，未来有进一步提升的空间；中科海钠采用了Cu-Fe-Mn三元层状氧化物正极材料，电池能量密度达到Wh/kg；钠创新能源采用Fe-Ni-Mn三元层状氧化物具有较高的比容量（超过mAh/g）和良好的循环稳定性。

优势与制备方法

我们综合来看，聚阴离子化合物路线表现出较高的热稳定性、安全性和循环性，但其比容量低，导电性差，材料较贵。而普鲁士蓝化合物合成成本很低，比容量较高（~mAh/g），快充性能优异，但结构中结晶水难以去除，存在一定的安全隐患。

相比较来说，层状过渡金属材料基本无短板，电化学性能在三者中最为优异。

层状金属氧化物工艺易于放大，液相法与锂电三元工艺大同小异。层状金属氧化物作为发展最为成熟的路线，制备过程简单，易于放大，从技术端向产业端传导更顺畅。目前产业化层状金属氧化物钠离子电池工艺主要有液相法与固相法两类，其中，除原材料和具体工艺参数外，液相法与锂电三元正极材料制备工艺高度一致，锂电设备复用率高，易于钠离子电池的迅速产业化。固相法与液相法相比，无需前驱体制备步骤，但烧结温度更高。

制备方法（来源国泰君安证券报告）

参展企业介绍

江苏翔鹰新能源科技有限公司（简称“翔鹰新能源”）成立于年6月，主要从事锂离子电池正极材料、钠离子正极材料及其前驱体的研发、生产和销售。总部位于风景秀丽的溧阳天目湖畔。

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参展产品

展品名称：镍铁锰酸钠（XN33S）

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地址及联系方式

公司

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