詳解鋰離子電池的正極材料及工作原理
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-28 11:41
點(diǎn)擊量：次
鋰離子電池主要由正極（含鋰化合物），負(fù)極（碳素材料），電解液，隔膜四個(gè)部分組成：
電池充電時(shí)，正極上鋰原子電離成鋰離子和電子（脫嵌），鋰離子經(jīng)過電解液運(yùn)動(dòng)到負(fù)極，得到電子，被還原成鋰原子嵌入到碳層的微孔中（插入）；
電池放電時(shí)，嵌在負(fù)極碳層中的鋰原子，失去電子（脫插）成為鋰離子，通過電解液，又運(yùn)動(dòng)回正極（嵌入）；
鋰電池的充放電過程，也就是鋰離子在正負(fù)極間不斷嵌入和脫嵌的過程，同時(shí)伴隨著等當(dāng)量電子的嵌入和脫嵌。鋰離子數(shù)量越多，充放電容量就越高。
分類
因正極材料不同，鋰離子電池主要分為：磷酸鐵鋰（LFP），鎳酸鋰（LNO），錳酸鋰（LMO），鈷酸鋰（LCO），以及鎳鈷錳酸三元鋰（NCM）、鎳鈷鋁酸三元鋰（NCA），負(fù)極材料主要采用石墨碳材料。
各類型的化學(xué)成分，結(jié)構(gòu)以及主要性能比較如下：
技術(shù)路線
基于上表，我們來理一理不同類型鋰電池在市場(chǎng)的應(yīng)用情況。
先說說鈷酸鋰，作為鋰電池的鼻祖，當(dāng)然也可能是作為動(dòng)力電池先試試水，最先用在特斯拉Roadster上，但由于其循環(huán)壽命和安全性都較低，事實(shí)證明其并不適用作為動(dòng)力電池。為了彌補(bǔ)這個(gè)缺點(diǎn)，特斯拉運(yùn)用了號(hào)稱世界上最頂尖的電池管理系統(tǒng)來保證電池的穩(wěn)定性。鈷酸鋰目前在3C領(lǐng)域的市場(chǎng)份額很大。
第二是錳酸鋰電池，主要最先由電池企業(yè)AESC提出，這個(gè)AESC來頭可不小，是日產(chǎn)和日本電氣股份有限公司（NEC）的合資。錳酸鋰代表車型是為日產(chǎn)聆風(fēng)，由于其價(jià)格低，能量密度中等，安全性也一般，具有所謂的較好綜合性能。所謂成也蕭何敗也蕭何，也是正因?yàn)檫@種不溫不火的特性，其逐步被新的技術(shù)所替代。
接著是磷酸鐵鋰，作為比亞迪的主打，其穩(wěn)定好，壽命長(zhǎng)，且具有成本優(yōu)勢(shì)，特別適用于需要經(jīng)常充放電的插電式混合動(dòng)力汽車，但其缺點(diǎn)是能量密度一般。
最后是三元鋰電池，作為冉冉升起的新星，能量密度可達(dá)最高，但安全性相對(duì)較差。對(duì)于續(xù)航里程有要求的純電動(dòng)汽車，其前景更廣，是目前動(dòng)力電池主流方向。
下圖是今年7月特斯拉發(fā)布的MODEL 3，采用松下的21700型的三元（NCA）圓柱形的電池。
其實(shí)，動(dòng)力電池市場(chǎng)上，存在著中日韓三國(guó)巨頭的技術(shù)路線之爭(zhēng)，它們都在招兵買馬，拓展疆土，搶奪山頭，上演著所謂的“三國(guó)演義”。我們下期文章將會(huì)重點(diǎn)介紹，敬請(qǐng)期待。
