固态钠电：从实验室走向产业化

粉体网 · 公众号 · · 2025-03-09 10:00

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尽管固态锂电池尚处于研发和试制阶段，但其概念的辐射效应已带动固态钠电池领域蓬勃发展。近两年已出现多项固态钠电池研究成果以及多笔相关投融资。

近日，固态钠电领域又有新动态！

3月5日，专注全固态钠电的研发制造企业——兆钠新能源宣布完成数千万元天使轮融资，本轮融资由劲邦资本、晋园发展集团联合领投，雪线资本跟投，老股东江阴市人才科创天使基金持续加码跟投。

2月27日，众钠能源宣布，百固能源钠电+固态电池中试量产基地开建。项目规划总产能2.5GWh，其中研发中心及一期中试线总投资3亿元、年产能0.5GWh，支持固态电池技术迭代，加速产品批产落地，预计2025年可正式投产。

固态钠电：能量、安全、成本三重保障

钠离子电池目前面临的直接问题是能量密度偏低，这也是限制其实现商业化应用的最大问题。

固态钠电池可搭配更高活性及克容量的正极材料和高电压材料，使固态电池有更宽的电化学窗口，从而大大提升电芯的能量密度，目前固态钠离子电池在能量密度方面接近200-250Wh/Kg，接近622、811以及磷酸铁锂电池的能量密度。

固态钠电池通过使用固态电解质替代了传统的液态电解液，有效解决了电解液挥发和泄漏可能导致的燃烧和爆炸等安全隐患。

此外，有研究报告显示，与固态锂电池相比，固态钠电池成本约低30%。固态钠离子电池在具备低成本、高安全性的同时，也解决了液态钠电池能量密度低的瓶颈，因此未来市场前景广阔。

固态钠电的实验室成果

与固态锂电池一样，固态钠电池也需要解决电解液向固态电解质的突破。钠离子导电固态电解质在固态离子领域的研究历史较长，甚至在锂离子电池诞生之前。早在20世纪70年代，钠离子导电固态电解质就被研究人员Goodenough发现。目前，国内外各研究组已经提出了多种固态钠离子导体材料。

滑铁卢大学Linda F. Nazar团队报告了一种可与高压钠阴极配对的新型金属氧氯化物NaTaOCl ₄ 固态电解质，该成果的离子具有O ^2- /Cl ^- 双框架，对 Na ⁺ /Na的阳极电位高达4V，与高压钠阴极材料匹配可形成良好的化学/电化学兼容性。该成果目前已经发表在《ACS Energy Lett.》上。该固态电解质通过自发固态酸碱反应合成，易于混合和低温处理，并与当前的工业无机材料合成工艺兼容，显示出稳定的长期循环性能。

加拿大西安大略大学孙学良院士（通讯作者）等人报道了一类具有氯氧双阴离子亚晶格的钠离子导体（Na ₂ O ₂ -MCl _y , NMOC；M=Hf, Zr, Ta；y=4, 5）。这些NMOC电解质的离子电导率很高，在25°C时具有高达2.0mS cm ^-1 的离子电导率，这是由氯氧化物的结构促进的，氯氧化物可以通过具有不同功能的桥接氧和非桥接氧的协同效应实现钠离子的快速传输。相关工作以《A family of dual-anion-based sodium superionic conductors for all-solid-state sodium-ion batteries》为题在《Nature Materials》上发表。

芝加哥大学普利兹克分子工程学院教授孟颖（Y. Shirley Meng）的能量存储与转换实验室创造了世界上第一个无阳极钠固态电池。该论文发表在《Nature Energy》杂志上，展示了一种可稳定循环数百次的新型钠电池结构。通过去掉阳极并使用低成本、蕴藏量大的钠代替锂，这种新型电池的生产成本将更加低廉，也更加环保。通过创新的固态设计，这种电池还具备安全且功能强大的特点。

固态钠电的产业化进程

目前固态钠离子电池仍然处于开发初期，但是专利技术的储备以及产业化的突破，能够加快固态钠离子电池在2027年以后实现规模化的量产。近年来，相关电池企业相继开始布局固态钠电领域。

专利方面：

国家知识产权局显示，包括众钠能源、兆钠新能源、毅华新能源、乐普钠电、零壹肆、传艺钠电、多氟多、格林美、法莱恩特、华宇钠电、钠远新材、蓝固新能源、寒暑科技、钠方新能、帕瓦股份、蓝虎新能源、中碳绿联等企业都已公布固态钠电相关专利。其中大多涉及固态电解质。

以兆钠新能源新能源申请公开的专利“一种硫化物固态电解质和全固态钠离子电池”为例，兆钠新能源在该专利中提供了一种硫化物固态电解质（CN118380643A），以解决目前钠电池的硫化物固态电解质在空气中的化学稳定性差、且实际应用中电导率低的问题。

具体涉及一种硫化物固态电解质和全固态钠离子电池，该硫化物固态电解质采用液相合成法制成，其化学式为 Na _3‑a‑b W _a Mo _b S b _1‑a‑b S ₄

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