宁德时代钠离子电池硬碳负极材料新专利曝光，能量密度达343Wh/L

前不久的2022中国汽车芯片论坛，再一次开成了车企、动力电池厂商的“上游吐槽大会”。车企抱怨动力电池成本过高，造车没有利润，动力电池厂商诉苦上游原材料价格暴涨，自己也没办法等等。

没办法，锂太稀缺了。

钠离子电池是动力电池技术路线上的另一个选项。

01钠离子电池的能量密度问题

由于钠离子电池与锂离子电池制造工艺相仿，加上成本等优势，近年来成为研究热门方向之一。

此外，在储量方面，地球上钠的地壳丰度约为2.74％，而锂仅为0.0065%。

从资源的全球分布来看，70%的锂资源分布在南美等几个少数国家地区，钠资源则分布全球，不容易被某个国家“卡脖子”。

但是，受限于目前钠离子电池负极材料较低的克容量与电压平台，钠离子电池能量密度与锂离子电池相比始终存在较大差距，无法真正实现商业化应用。

02宁德时代最新专利的硬碳负极材料

宁德时代在上周公开了一件发明专利，提供了一种负极活性材料及包含其的负极极片、电化学装置及用电装置，能够提升钠离子电池的能量密度。

在专利中，宁德时代提出的是一种含有微孔的硬碳材料作为负极，专利中的负极核心特征如下：

● 负极活性材料含有硬碳，硬碳含有微孔，孔径的最大直径0 .01μm ≤d μm≤ 5.0μm

● 硬碳颗粒的数量占比超过50%

● 硬碳颗粒的粒径DV50为3μm至15μm。

● 负极活性材料在0至0.2V(vs Na+/Na)之间的脱钠容量C3≥180；且在0至1.2V(vs Na+/Na)之间的脱钠容量C4满足关系1>C3/C4≥0.56。

03专利中负极材料的效果

专利中以含有钠的铜镍铁锰氧化物作为正极，以含有NaPF6的碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸二乙酯（DEC）混合作为电解液，以表面涂有Al2O3的聚乙烯（PE）多孔聚合物薄膜作为隔离膜，通过不同的工艺制作而成扣式电池进行实验，在25℃的环境中，将全电池以0.2C恒流充电至电压4.48V或3.95V，然后恒压充电；以0 .2C恒流放电至电压2V，测试得到的容量与首充效率的数据如下：

从中可以看出，电池在0‑2V的脱钠比容量（即总可逆比容量）最高可达320mAh/g，首次库仑效率最高可达92%，对应体积能量密度为343Wh/L。

目前在研的钠离子电池体积能量密度约为180~280Wh/L，专利中的这个数值有了不小的提升。

宁德时代在在去年7月发布了第一代钠离子电池，电芯单体能量密度达到了160Wh/kg，同时将下一步的目标定在200Wh/kg。专利中的负极材料或许就是方案之一。

专利中还公布了负极材料的制备流程，其通过淀粉酶对淀粉进行酶解，溶解淀粉分子中的支链，从而在负极活性材料前驱体的内部产生孔隙，进而提升负极活性材料中微孔的连通性。负极活性材料前驱体再经过煅烧、气相沉积，形成本专利中的负极活性材料。

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