纵观锂离子和钠离子电池的发展,负极材料的研发都起到了重要促进和阻碍作用。
1990年代,石墨负极的出现直接促使锂离子电池实现商业化。同一时期,正是因为找不到合适的负极材料,钠离子电池的研发才被锂离子电池甩在身后。直到2000年硬炭出现,钠离子电池才解决了心“负”大患。硬炭指在2800℃以上难以完全石墨化的碳,通过高温烧制前驱体材料形成,烧制过程通常经过热解(芳构化、缩聚)和炭化(石墨层形成、碳层长大)过程。在高温下,硬炭的无序结构难以消除,内部碳微晶排布呈现出随机取向的特点。硬炭主要通过在平行碳层之间嵌入、微孔中填充、碳层表面或边缘或缺陷位置吸附储钠,越是无序有缺陷越有更高的比容量。综合对比成本、比容量、制备容易程度、循环寿命等方面性能,硬炭依然是最具前景的负极材料。钠离子电池的负极材料路线因此得以确定。
但是,高性能硬炭负极的价格一直处于高位,与钠离子电池长期标榜的低成本优势严重不匹配,低成本高性能的硬炭负极存在较大市场机会。
由于锂离子电池用的石墨负极与钠离子电池用的硬炭负极的调控方式存在较大差异,导致国内真正有实力的硬炭研发团队非常稀缺,即便众多锂离子电池负极材料上市公司也难以真正挑战硬炭负极材料的研发难度。这对企业的前驱体处理和纯化技术,学术和量产两方面的稀缺人才储备,实验试错投入成本,原材料供应渠道的稳定性,都提出较高要求。
容钠新能源坚持选择以大规模植物系生物质作为原材料,以极具市场竞争力的成本优势,多批次稳定地制备出符合客户需求的硬炭产品。目前公司已有两款成熟产品,RNHC-C1的比容量为300mAh/g,首次库伦效率为93%;RNHC-B1的比容量为330mAh/g,首次库伦效率为93%。另有一款实验室产品RNHC-A1,比容量可以达到360mAh/g,首次库伦效率为93%。容钠正在规划建设数千吨级硬炭产品量产产线,预计将于今年4-5月投产。