鋰離子電池正極材料的主要特點：


鋰離子電池正極材料是含有鋰的過度金屬氧化物，屬于一類功能陶瓷材料。對于用于鋰離子電池的材料來說，鋰離子必須能夠在晶體中自由的擴散，晶體結構決定了鋰離子的移動維數(shù)。

 

 

 

目前正在使用和開發(fā)的鋰電池正極材料中，以過渡金屬氧化物所表現(xiàn)出的性能最佳，主要有：層狀鹽結構的鈷酸鋰、鎳鈷酸鋰、鎳錳酸鋰和鎳錳鈷酸鋰三元材料，尖晶石型的錳酸鋰，橄欖石型的磷酸鐵鋰等鋰錳氧化物。中國目前正極材料主要包括鈷酸鋰、三元材料、錳酸鋰和磷酸鐵鋰。鈷酸鋰依然是國內小型鋰電領域正極材料的主力，三元材料和錳酸鋰主要在小型鋰電中應用，在電動自行車和電動工具中也有部分使用;磷酸鐵鋰目前主要使用在電動工具盒電動汽車領域。

 

 

 

 

 

1、鈷酸鋰

 

 

 

鈷酸鋰由于具有生產工藝簡單和電化學性能穩(wěn)定等優(yōu)勢，所以最先實現(xiàn)商品化。同時由于鈷酸鋰具有工作電壓高、充放電電壓平穩(wěn)，適合大電流充放電，比能量高、循環(huán)性能好等優(yōu)點，在需要小型充電電池的領域中具有重要應用。鈷酸鋰正極材料的缺點是價格昂貴，實際比容量僅為其理論容量的274mAh/g的50%左右;鈷酸鋰的循環(huán)壽命已達到1000次，但仍有待于進一步提高;此外鈷酸鋰的抗過充電性能較差，在較高充電電壓下比容量迅速降低。目前中國的鈷酸鋰主要是中粒徑為10-12微米的產品，各主要鋰電正極材料企業(yè)也紛紛推出了中粒徑在15-18微米的產品，預計鈷酸鋰會向高壓實和高安全性的方向發(fā)展。

 

 

 

2、三元材料

 

 

 

近幾年來層狀嵌鋰多元過渡金屬復合型正極材料發(fā)展迅速，尤其是含有鈷鎳錳三種元素的新型過渡金屬嵌鋰氧化物復合材料。

 

 

 

3、錳酸鋰

 

 

 

與鈷酸鋰和鎳酸鋰相比，錳酸鋰具有安全性好、耐過充性好、原料錳的資源豐富、價格低廉及無毒性等優(yōu)點，是很有發(fā)展前途的一種正極材料。層狀錳酸鋰用作鋰離子電池正極材料的缺點是雖然容量很高，但在高溫下不穩(wěn)定，而且在充放電過程中易向尖晶石結構轉變，導致容量衰減過快。錳酸鋰在中國市場的使用還主要定位在小型電池領域，無法應用于高端領域，更不能完全取代鈷酸鋰材料在小型鋰電的地位。經過多年的研究，錳酸鋰材料的性能得到了較大的改善，2007-2008年，國內已有多數(shù)企業(yè)已經開始穩(wěn)定批量地使用錳酸鋰，錳酸鋰主要與鈷酸鋰摻混使用于低端的鋼殼電池上，或者單獨用于動力電池。目前國內錳酸鋰企業(yè)包括大型的正極材料生產企業(yè)都在積極的開發(fā)高溫循環(huán)改善的錳酸鋰材料。

 

 

 

4、磷酸鐵鋰

 

 

 

隨著動力電池的發(fā)展，國內廠家大多傾向于采用磷酸鐵鋰材料。它是一類新型的鋰離子電池用正極材料。該類材料具有高的能量密度、低廉的價格、優(yōu)異的安全性等特點，特別適用于動力電池。它的出現(xiàn)是鋰離子電池材料的一項重大突破，現(xiàn)已成為各國競相研究的熱點。目前磷酸鐵鋰被認為是最有發(fā)展前途的動力電池正極材料。目前國內實現(xiàn)磷酸鐵鋰批量生產的企業(yè)有60多家，年產能3800噸。由于磷酸鐵鋰生產技術門檻很高，大多數(shù)生產廠商在批量生產時產品的穩(wěn)定性難以保證。它的缺點是電阻率較大，電極材料利用率低。因此研究工作主要集中在解決其導電率問題上。此外磷酸鐵鋰的專利問題也是其產業(yè)過程中的一個需要解決的問題。