双碳战略发展目标之下，我国新能源产业快速崛起，不过，我国锂资源储量有限，更多依赖进口，在资源安全上存在着被“卡脖子”的风险。为摆脱这一难题，钠离子电池等电池技术也被提出，并很快成为各大钠电企业的逐鹿目标。
于钠离子电池而言，正极材料在电池的工作过程中扮演着至关重要的角色，它不仅决定了电池的储能能力，还直接影响着电池的安全性、循环寿命和整体性能。当前，随着相关研究的深入和技术的进步，钠离子电池正极材料的性能正不断提升，推动钠离子电池在更多领域的应用。
值得一提的是，钠离子电池正极材料主要有三大主流技术路线，分别是层状氧化物体系、聚阴离子体系、普鲁士蓝体系。其中，聚阴离子型正极材料因其独特的结构和具有稳定性好、循环性能和安全性好的性能优势，能适用于A00级以下电动汽车和大型储能等领域，在三大技术路线中展现出重要的研究价值和应用潜力，行业内关注这一路线的企业也逐渐增多。
2024年4月9日-10日，在由起点钠电、起点储能、PECA光储充联盟主办，金钠科技总冠名的2024（第四届）起点钠电论坛暨鲁班奖颁奖典礼-2024中国国际钠电&光储充大会暨展览会上，瑞扬新能源、铧纳新材料、华钠新材、茹天机械等企业代表也先后分享了公司在聚阴离子型正极材料方面的研发进展。
瑞扬新能源：已实现复合磷酸铁钠吨级小批量生产
瑞扬新能源 首席科学家/浙江大学 赵新兵教授
据起点钠电了解，聚阴离子化合物的种类繁多，各有特点，可分为磷酸盐、焦磷酸盐、氟磷酸盐、混合磷酸盐等。其中，焦磷酸盐类电压高，成本较低，但容量小。瑞扬新能源 首席科学家/浙江大学 赵新兵教授也表示，“聚阴离子正极材料是比较好的扬长避短的正极材料。它的种类很多，对比起来，焦磷酸磷酸铁钠是比较好的选择”。
据其介绍，焦磷酸磷酸铁钠可以看作是2个磷酸铁钠和1个焦磷酸铁钠的复合体，理论容量129 mAh，但也存在宽禁带、电子电导率低等问题。“理论上，可以通过碳包覆、颗粒纳米化、元素掺杂等方式，改善NFPP电子电导率”，赵新兵表示。
在复合磷酸铁钠正极材料的产业化探索方面，瑞扬新能源主要采用复合碳源表面修饰，通过优化配方和烧结工艺，控制粒径分布范围，目前，公司已经实现吨级小批量生产。据悉，瑞扬新能源批量生产的复合磷酸铁钠正极材料，成分分布比较均匀，在充放电的性能方面，负40度低温性能，能够大于75毫安小时/克，1C充放电1300次，容量保持率97%。做成了软包电池，通过了针刺实验等。
安徽铧钠：已成功打造磷酸焦磷酸铁钠产品
铧纳新材料/厦门大学 赵金保
安徽铧钠也成功打造了磷酸系聚阴离子材料——磷酸焦磷酸铁钠，产品具有以下优势：成本低，基于全铁基廉价过渡金属氧化还原机制；相均一，原子级别物相混合和烧成技术；加工易，无需硫酸铁钠、NFM三元对于环境湿度苛刻的控制要求；循环稳，固溶体+微相变的准可逆结构演变。铧纳新材料/厦门大学 赵金保教授表示，“这个材料在大气环境下的储存稳定性良好，并且可以在水系中制浆，性能要求1-2毫安时/克。压实密度可以做到2.0g/cc”。
据悉，安徽铧钠聚焦于钠离子电池的核心材料，为新一代钠离子电池产品提供具有极致性价比、高可靠性、高性能的正极材料。目前，安徽铧钠中试基地 5000+平米，年产100吨级的聚阴离子正极材料产线全面运行中；110亩土地已获批，规划5万吨的量产工厂平面图已完成设计；第一期年产1万吨的量产工厂已动工建设，年底完成，现在随时可实现吨级产品供货。
此外，赵金保还从正极材料大气环境的稳定性出发，全面解析了钠电正极材料在大气环境中的稳定性情况。赵金保认为，在钠离子电池三大正极技术路线中，层状氧化物的优点是比容量高、所用金属元素储量丰富、合成过程简单，但稳定性不佳；聚阴离子的优点是结构稳定、循环性能好，热稳定性高，安全性好，但是缺点是相对分子质量较大、能量密度低，电子电导率差；而普鲁士蓝，优点是能量度高，缺点是导电性不好，结晶水容易保留，降低比容量和循环稳定性等。
总的来说，与锂离子电池的正极材料相比，钠电正极材料在大气环境条件下的储存稳定性差。不过，相对来看，钠电正极材料中，层氧系的钠电正极材料在大气环境中性能劣化严重；磷酸系的聚阴离子正极材料的环境稳定性最佳，且可可逆性地除水；硫酸系聚阴离子正极材料的使用离不开极端干燥条件。“硫酸钠盐虽具有环境友好/成本低廉/工艺简单/结构稳定/工作电压高/能量密度高等优点，但它本身不导电，易吸水变性，目前也没有东西可以包覆，因此硫酸盐的进展也相对缓慢”，赵金保分析到。
华钠新材：已推出复合磷酸铁钠和硫酸铁钠两款核心产品
华钠新材 联合创始人兼项目总监 郭启涛
华钠新材 联合创始人兼项目总监 郭启涛认为，聚阴离子虽存在比容量低等不足，但也存在热稳定性好、循环性能好、空气稳定性好的优势，是当前的主流正极技术路线之一。郭启涛更直言，“聚阴离子的能量密度在目前来看比较低，但是我相信后期聚阴离子的能量密度会通过技术迭代的方式再上一个台阶”。据其介绍，华钠新材制定了“四合一”策略，从纳米结构设计、微观缺陷调控、惰相抑制技术、改性包覆技术等4个维度出发，全面提升产品性能。
目前，华钠新材已经成功打造出两款核心产品。第一款是复合磷酸铁钠产品，既有超抗低温的差异化特点，同时兼具超低成本、超高倍率、超高安全、超长寿命等综合性能，目标定位是储能市场。第二款是硫酸铁钠产品，电压平台非常高，实测零下40度容量保持率超83%，500圈循环保持率98%，或可直接替代铅酸。
产能规划方面，华钠新材计划从千吨过渡到万吨直至规模化量产。2023年12月，公司已经实现千吨级产线建成投产，计划在2024年12月实现万吨级产线扩大生产，到2026年6月，实现十万吨级产线落地。而因为要配合下游的节奏来做相应的建设，具体的产能落地时间可能会有相应变化。
茹天机械：已逐步过渡至更环保的铁基焦磷酸盐和磷酸盐
茹天机械 湖南大学教授 丁元力
茹天机械同样聚焦于聚阴离子正极材料，产品研发系列从最早的磷酸钒钠逐步过渡更环保的铁基焦磷酸盐和磷酸盐。茹天机械 湖南大学教授 丁元力指出，“公司最早是做磷酸钒钠，但用钒不环保，可能环评过不了，后来逐步过渡到锰、铁，但是铁的电位太低，到后面更环保的就是铁基焦磷酸盐和磷酸盐。”
据其介绍，磷酸钒锰钠正极的优点在于具有稳固的三维开放框架结构、钠离子活性位点多、循环稳定性好、安全性高、成本更低，但也面临着低电子电导率、低离子电导率、Mn Jahn-Teller畸变、钠离子迁移机理仍不清晰等关键挑战。目前，茹天机械主要通过对钠位的调控、碳包覆、多元素掺杂等方式加以改善。
丁元力透露，茹天机械现已完成中试的规模，开始规划和建设吨级产线。公司的焦磷酸铁钠、硫酸铁钠产品，具有优异的倍率性能和循环稳定性。其中，硫酸铁钠正极理论容量120 mAh g-1，制作成本焙烧的温度非常低（焙烧温度300-400 ℃），已经开始向电芯企业送样，倍率性能能够做到82C 90左右。
聚阴离子正极材料是钠离子电池等二次电池中的关键组成部分，其性能直接影响电池的能量密度、循环稳定性和安全性。这类材料的特点是具有坚固且开放的三维网络结构，能够提供良好的热稳定性和电化学稳定性，因此在循环寿命方面表现优异。
当然，聚阴离子正极材料也存在一些挑战，如成本较高、能量密度相对较低和倍率性能较差等问题。不过，目前，聚阴离子正极材料的研究和开发正在积极进行中，旨在解决其在能量密度、倍率性能和成本方面的挑战，以推动钠离子电池等二次电池技术的发展和应用。
起点研究院（SPIR)预测，2023年聚阴离子正极材料出货量为615吨，预测到2030年钠离子电池聚阴离子正极材料市场规模分别为143万吨。价格方面，聚阴离子正极材料2024年或有望降至4万元/吨，预计2030年降至1.5万元/吨。
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