瑞扬新能源 赵新兵教授：焦磷酸磷酸铁钠正极材料的产业化探索

“钠储”一日同风起，扶摇直上九万里，2024年4月9日-10日，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在深圳福田国际会展中心7号馆隆重举办。

在10日上午举办的专场论坛三：钠电新材料专场上，瑞扬新能源 首席科学家/浙江大学 赵新兵教授发表了《焦磷酸磷酸铁钠正极材料的产业化探索》的演讲。

图：瑞扬新能源首席科学家/浙江大学 赵新兵

以下为演讲内容：

首先感谢起点钠电组织这个会议，我也想借此机会感谢瑞扬新能源，非常荣幸有机会在此演讲和分享。

钠离子电池，从锂离子电池发展过来，这两者有相似性，也有不同点。为什么要做钠离子电池？最早的初衷是因为锂离子的资源问题，因为在地壳分布中，钠跟锂相差数千倍。大概十年前开始，电池用的锂量急剧增加，这就带来了锂资源稀缺的问题，所以引起了价格的波动，把它比作白色石油，价格很快上去，然后又下来，现在又回到了三年前。前年年初，很多投资商都在找钠离子企业和技术进行投资，今年有消息称，资本往后退，说明锂电价格的起伏对行业还是有一定的影响。

各种材料都有价格的波动，如果我们这个行业的发展受到价格的波动，尤其是研发受到价格的波动，那对这个行业的发展是不利的。我是做半导体材料，有一种材料是Te，其用量很多，价格也是一会儿上去，一会儿下来。还有石油，价格起伏也很大，这种价格起伏可能是受到了国际政治、经济等影响，也可能受到网络的舆论、社会导向等影响，所以我觉得行业的发展不能受价格波动的制约。

从这个角度来说，为什么要发展钠离子电池？这是几种电池的比较而来的。在能量密度、循环寿命、商业化程度方面，钠离子电池是不占优势的，但在安全性、耐热放电、材料成本等方面是有优势的。所有的这些优势，我最看重的是低温性能。因此，钠离子电池的发展，市场定位应该是扬长避短，扬长就是发挥优势，避短是不要和锂离子电池拼能量密度，我们不在高能量密度的场合推广钠离子电池。另外，从行业角度来说，大家都觉得钠离子电池具有很好的发展前景。

瑞扬新能源主要做正极材料。正极材料现在认为是三类：普鲁士蓝、层状氧化物、聚阴离子。当然，其中的品种很多，从材料角度来看，这三类材料各有优缺点，对于材料更看重的是使用性能。从这些特性当中可以看到，聚阴离子的能量密度是最低的，但是工业可行性、循环性能、安全性能都是最好的，当然成本跟普鲁士蓝差不多。据我了解，普鲁士蓝产业化有点难度，所以，普鲁士蓝工业化可行性稍微低一些。从这些比较来说，我觉得聚阴离子正极材料有相对优越的安全性能、令人满意的循环性能、较低的生产成本和充分的工业化可行性、以及适用于能量密度要求不高的场合。

从扬长避短的策略考虑，钠离子电池适用于能量密度不高的场景。所以，根据钠离子电池的特性，我个人感觉，聚阴离子正极材料是比较好的扬长避短的正极材料。聚阴离子有很多种，包括磷酸盐、焦磷酸盐等，对比起来，焦磷酸磷酸铁钠是比较好的选择。

从成本上来说，有望降低到0.3元/Wh，这是电池的成本，而不是系统的成本，如果作为储能系统，成本还要再增加一些。

回到焦磷酸磷酸铁钠这个材料，可以看成是两个磷酸铁钠和一个焦磷酸铁钠交在一起。理论计算是3个平台，但是即使是在非常小的充放电情况下，第一个平台是不太能表现得出来，后面两个平台也都是混在一块，说明它本身的电导率非常低。因此，从理论上讲，提高这种材料电导率的途径，第一个是碳包覆，所有的这种材料都要碳包覆，另外是纳米化，还有一个是元素掺杂。

从掺杂角度来说，这是宽禁带的半导体，如果我去做技术研究肯定要先算这个材料的禁带宽度，然后再找比较合适的掺杂，比如说铁、锰、钴、镍等，我倾向于用钴，而不是用锰。另外，还要算载流子的有效质量，这取决于里面的电子运动速度等，实际上这都有很好的掺杂效果。锂掺杂是对载流子没有任何贡献的，镁掺杂也不是最好的选择，我做的话会用钙的掺杂，如果有人做研究的可以尝试一下，用钙的掺杂取代钠。

最后，介绍一下瑞扬新能源。

瑞扬新能源的产业化探索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。

NFPP/C正极材料的成分分布比较均匀，在充放电的性能方面，具备负40度低温性能，能够大于75mAh/g，1C充放电1300次，容量保持率97%。无论是小电流，还是大电流，还是有潜力可以挖，随着技术的进步还能够有比较好的提升。另外NFPP/c材料也做成了软包电池，通过了针刺实验等。

最后用4句话结束今天的演讲：

第一，不图取代锂电。

第二，不受锂电制约。

第三，发挥自身优势。

第四，致力市场拓展。

总体而言，每种电池都有它的市场，就像铅酸电池已经被谴责几十年，现在铅酸电池的量还是非常大。镍氢电池据说已经被锂离子电池取代，但是现在还是有很多，尤其是从欧洲进口的小电器都是镍氢电池，所以不同电池各自有各自的市场，大家要做一块新的蛋糕，而不是取代。如果从这个思路出发，我们就不会受锂电价格的制约，可以发挥自己的优势，谢谢大家！

注：上述内容根据速记整理，未经演讲嘉宾审核

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