钠固态电池离产业化还有多远？——访中南大学唐有根教授

2026年9月10至11日，由中国粉体网主办的“第八届高比能固态电池关键材料技术大会”，在湖南长沙·步步高福朋喜来登酒店隆重召开。大会期间，中国粉体网记者有幸邀请到多位专家、企业界代表做客我们的“对话”栏目，深入交流当前固态电池材料、技术、成本、产业化等发展现状。本期为您分享的是中南大学唐有根教授的专访。

粉体网：相比锂基体系，钠固态电池最核心的不可替代优势是什么？

唐教授：钠固态电池的优势不仅在于资源层面的可持续性，更在于其离子本征特性与特定固态电解质结构高度匹配所带来的动力学优势，这使其在倍率性能、低温性能和大规模储能场景中具有锂基体系难以复制的竞争力。

具体体现在两方面：

资源与成本不可替代性：钠元素地壳丰度高、全球分布均匀，不受地缘政治和锂资源短缺制约；正负极均可采用铝集流体，避免铜箔成本和过放腐蚀风险，电芯成本可显著低于锂基固态电池。

原子半径与传输通道的尺寸匹配效应：Na+半径约1.02 Å，在NASICON钠超离子导体等开放框架结构中，其三维通道尺寸（如Na3Zr2Si2PO12中约2~3 Å的瓶颈）与Na+高度匹配，离子跳跃势垒较低。这种“尺寸匹配”使Na+在特定固态电解质中的室温电导率接近液态电解质水平。

粉体网：NASICON型固态电解质面临界面兼容性不佳等多重挑战，最根本的制约因素是什么？

唐教授：最根本的制约不是单纯体相电导率不足，而是“固-固界面离子输运与化学/力学稳定性无法协同满足”。

多晶NASICON晶界电阻高，表面易形成高阻抗钝化层，降低有效离子电导。钠金属与NASICON界面润湿性差、固-固接触严重，循环中体积变化导致接触失效和电流集中。界面劣化进一步诱发钠枝晶沿晶界/孔隙生长，造成短路和容量衰减。

因此，负极侧固-固界面及其动态稳定性是核心瓶颈。

粉体网：针对上述瓶颈，多组分位点掺杂构建三相结构与Na2In亲钠相体相重构是如何协同互补解决难题的？

唐教授：从电解质侧、负极侧和协同机制三方面来说明。

电解质侧：多组分位点掺杂构建三相结构。通过多元素位点掺杂调控晶格尺寸、载流子浓度和钠离子迁移通道。此外，晶格对称性的减低引入有利晶界相/第二相，形成三相结构，提高致密度、机械强度和界面化学稳定性。非晶相的引入降低晶界电阻，抑制表面副反应和晶界裂纹扩展。

负极侧：引入Na2In亲钠相实现体相重构。通过简单的熔融法在钠金属负极中引入金属铟从而诱导形成Na2In亲钠相，降低钠成核过电位。亲钠相改善钠金属对电解质的润湿性，提供均匀成核位点，从而抑制枝晶生长。

协同互补机制：掺杂诱导三相结构提供稳定、高导、低副反应的电解质表面。Na2In亲钠层与重构后的电解质表面形成紧密润湿或化学键合，降低界面阻抗。电解质侧抑制晶界裂纹和副反应，负极侧均匀化离子流和电场，共同阻断枝晶生长路径。

粉体网：钠固态电池从实验室走向产业化的下一个关键突破口在哪里？

唐教授：核心判断是从材料级突破转向“工程化制造与电芯集成”，关键是高性能材料体系的规模化、低成本制备。具体有四个方向：

一、陶瓷电解质超薄化与连续化制备。发展流延、烧结等连续化工艺，降低电解质厚度和内阻，同时保持致密度和机械强度。提升良率和批次一致性，降低制造成本。

二、界面工程可制造化。将界面改性工艺转化为批量、可重复的沉积、压合或原位合金化工艺。

三、电池组装与压力管理。开发低/无外压、宽温运行的模组设计，解决陶瓷电解质和钠金属负极循环体积变化问题。兼顾界面接触稳定性与系统集成可行性。

四、正极-电解质一体化。发展高面载量复合正极，构筑离子-电子双导通网络。优化正极与NASICON电解质的热膨胀匹配和共烧结/低温制备工艺。

粉体网：湖南电池产业在全国的核心竞争优势？面对固态电池、钠电池两个技术方向有哪些差异化布局？

唐教授：核心竞争优势可以概括为：完整全产业链+材料长板+循环产业+强大的科研基础。

湖南拥有“矿物原料-关键材料-电芯制造-终端应用-循环回收”完整锂电全产业链。关键材料全国领先，正极材料市场占有率全国第一，磷酸铁锂（湖南裕能）、三元前驱体（中伟新能源）位居全球前列；负极材料国内占比超10%，隔膜、锂盐、导电剂配套同步完善。回收循环产业优势突出，邦普循环动力电池回收市场占比高，回收技术全球领先。产学研创新基础扎实，人才科研积淀深厚。以中南大学为核心，汇聚大批电化学、材料领域科研团队，是电池人才重要策源地，科研成果转化突出，技术储备充足。

面对固态、钠电池两大下一代赛道，湖南走“材料优先、中试牵引、特色场景、产学研转化”的差异化路径：固态电池发挥正极、电解质材料优势，以固液电池作为产业化突破口；钠离子电池发挥农林资源优势开发生物质硬碳，主打宽温域、极寒特种应用与长时储能，同时布局固态钠电池、无负极钠电池前沿方向，实现两条技术路线协同发展。