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江蘇浩鈉新能源科技有限公司進行了一些高端前沿鈉離子電池技術(shù)研究。我們開發(fā)的無負極鈉離子電池能量密度高達 500wh/Kg，采用原子層沉積法制造了復合集流體，鈉離子可以均勻平滑地沉積在集流體表面。同時采用軟彈性性設(shè)計保證鈉離子在沉積和剝離過程中電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)的緊密接觸。

同時，公司研究了固態(tài)鈉離子電池，該款電池安全性能好，可以通過針刺測試，能量密度高達 450Wh/Kg，循環(huán)高達 2000 次以上。采用了電導率高適配性強的硫化物固態(tài)電解質(zhì)，保證電池可以和常規(guī)液體電池一樣具有很好的倍率性能。同時采用人造 SEI 技術(shù)和 3D鈉負極技術(shù)保證鈉金屬和固態(tài)電解質(zhì)之間的界面穩(wěn)定性以及避免了常規(guī)鈉離子固態(tài)申池負極表面孔洞問題。

另外，公司也進行了干法制造鈉離子電池極片技術(shù)研究并申請了發(fā)明專利。與目前市面上通堂采用的干混、冷軋、熱敷工藝不同，本發(fā)明使用了新開發(fā)的纖維化設(shè)備和切片設(shè)備以及敷壓設(shè)備。新開發(fā)的纖維化設(shè)備由可變形料槽和夯頭組成，可以反復捶打粉料，捶打后粘結(jié)劑的纖維化更徹底，分散更均勻。纖維化設(shè)備最后將干粉擠壓成高壓實密度料棒，在切片機上通過伺服電機送料，用沖刀切成薄片。然后將薄片擠壓在集流體上制造成極片，最后通過疊片、焊極耳、封裝、烘烤、注液、化成等工藝制造成各類鈉離子電池和離子電池。

在眾多鈉離子電池負極材料中，硬碳具有原料來源豐富、無毒環(huán)保、脫嵌鈉體積變化小和儲鈉電位低等優(yōu)點，得益于豐富的儲鈉環(huán)境（包括石墨層間、封閉微孔、表面和缺陷位點），其理論儲鈉容量高達 530 mAh/g以上。目前，硬碳作為鈉離子電池負極材料，主要面臨著制備成本較高、首次庫倫效率低、倍率性能差這三個問題。常用的硬碳前驅(qū)體為生物質(zhì)及其衍生物，原料成本低廉且容量較高，但碳化收率偏低（約30%）且處理工藝較為復雜，導致經(jīng)濟性較差（日本可樂麗的椰殼基硬碳售價達20萬元/噸）。降低制備成本的發(fā)展方向主要有兩種：一是開發(fā)生物質(zhì)基工業(yè)產(chǎn)品作為原料，提高收率并保持原料一致性，進而降低工藝成本；二是發(fā)展低成本的表面處理技術(shù)，兼顧性能調(diào)控和成本控制。而提升硬碳材料的首次庫倫效率和倍率性能基于合理控制缺陷與層間距，并構(gòu)建具有快速動力學的反應界面，發(fā)展方向主要有四種：一是調(diào)控前驅(qū)體碳化過程（碳化溫度、變溫速率、碳化方式等）或進行雜原子摻雜，在微觀上調(diào)控硬碳的孔隙結(jié)構(gòu)和層間距；二是通過表面包覆、復合等方式在宏觀上調(diào)控材料的表面結(jié)構(gòu)；三是開發(fā)混合溶劑電解液或電解液添加劑，調(diào)控鈉離子擴散速率及SEI膜結(jié)構(gòu)；四是進行預鈉化處理，補償活性鈉離子的不可逆損失。

電解液作為鈉離子電池的重要組成部分，不僅是正負極之間電荷傳輸?shù)奈ㄒ幻浇?，更決定了電池能夠?qū)崿F(xiàn)的最大可逆容量。目前，商業(yè)鈉離子電池電解液配方單一，主要以六氟磷酸鈉（NaPF6）作為主要鈉鹽（NaClO4由于易制爆和強氧化性，其產(chǎn)業(yè)化可行性較低），以酯基的EC或PC作為主溶劑，輔助以5% FEC作為電極界面成膜添加劑。盡管其可基本滿足目前材料表征和器件組裝的需求，但是仍然面臨著正負極兼容性差，工作溫域窄和離子傳輸動力學緩慢等問題，這些問題會導致鈉離子電池循環(huán)壽命短，并可能出現(xiàn)較為嚴重的產(chǎn)氣現(xiàn)象。為改善鈉離子電池當前面臨的諸多問題，江蘇浩鈉新能源科技有限公司計劃在電極材料改性優(yōu)化的基礎(chǔ)上，從電解液方面出發(fā)進行以下三方面的技術(shù)研發(fā)：

1. 開發(fā)寬溫域鈉離子電池電解液：通過成分優(yōu)化，調(diào)節(jié)溶劑化結(jié)構(gòu)，提高鈉離子電池電解液的低溫離子傳輸動力學和高溫熱/化學穩(wěn)定性，拓寬鈉離子電池工作溫域。

2. 開發(fā)新型鈉離子電池電解液添加劑：通過開發(fā)新型電解液添加劑，在正/負極界面處衍生成離子電導率高且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的CEI/SEI膜。力求鈍化正/負極界面，減弱副反應，抑制電極產(chǎn)氣和電解液持續(xù)分解，提高鈉離子電池循環(huán)穩(wěn)定性。

3. 定制化設(shè)計鈉離子電池電解液：由于電解液和電極材料之間不可避免的組分交互作用，理論上不存在一款特定電解液能普適于多種電極材料。因此，就目前鈉離子電池正/負極材料多元化現(xiàn)狀，計劃通過鈉鹽、溶劑和添加劑的組合設(shè)計，針對性地為公司的電極材料產(chǎn)品定制最優(yōu)電解液配方。