鋰電池正極材料主要有哪些你知道嗎?
來(lái)源:寶鄂實(shí)業(yè)
2019-08-18 12:33
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●鈷酸鋰(LCO):適合小型電池,實(shí)際容量不高
鈷酸鋰是第一代商業(yè)化正極材料,在幾十年的發(fā)展中逐漸改性和提高,可以認(rèn)為是最成熟的鐵鋰電池正極材料。鈷酸鋰具有放電平臺(tái)高、比容量較高、循環(huán)性能好、合成工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。但該材料含鈷較多,成本較高。
近年來(lái),鋰電池相關(guān)政策陸續(xù)出臺(tái)推動(dòng)著產(chǎn)業(yè)上下游企業(yè)如雨后春筍般成立。鋰電池主要由正極材料、負(fù)極材料、隔膜和電解液等構(gòu)成,正極材料在鋰電池的總成本中占據(jù)40%以上的比例,并且正極材料的性能直接影響了鋰電池的各項(xiàng)性能指標(biāo),所以鋰電正極材料在鋰電池中占據(jù)核心地位。
目前已經(jīng)市場(chǎng)化的鋰電池正極材料包括鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元材料等產(chǎn)品。
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,對(duì)電池新材料需求的不斷增加,再加上手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)、汽車等產(chǎn)品對(duì)新型、高效、環(huán)保電池材料的強(qiáng)勁需求,我國(guó)電池新材料市場(chǎng)將不斷擴(kuò)大。鋰電池作為電池未來(lái)發(fā)展方向,其正極材料市場(chǎng)發(fā)展前景看好。同時(shí),3G手機(jī)推廣和新能源汽車的大規(guī)模商業(yè)化都將為鋰電池正極材料帶來(lái)新機(jī)遇。
雖然鋰電池正極材料具有廣闊的市場(chǎng),前景十分樂(lè)觀。但鋰電池正極材料還存在一定的技術(shù)瓶頸,尤其是它的電容量高與安全性能強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)還未充分發(fā)揮出來(lái)。
實(shí)際上,在鋰電池正極材料領(lǐng)域,任何微小的技術(shù)革新都有可能掀起新一輪的市場(chǎng)拓展,我國(guó)企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)正極材料關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)攻關(guān),取得國(guó)際領(lǐng)先地位,增強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)力,在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)。
優(yōu)勢(shì)編輯
目前鋰電池能量密度低。首先,能量密度低,車重了,空間也小了,需要發(fā)現(xiàn)電池新材料。其次,電池續(xù)航能力差,聲稱續(xù)航達(dá)到100公里以上的都是指理想狀態(tài),實(shí)際路面續(xù)航都是60公里左右,如果在北京這樣的擁堵大城市,60公里不夠。第三個(gè)是安全性較差,這個(gè)問(wèn)題尚存爭(zhēng)議,因?yàn)樽鲭姵氐牟牧隙疾环€(wěn)定,的確容易爆炸。
鋰電池負(fù)極材料把握動(dòng)力電池安全性命脈,在鋰離子電池負(fù)極材料中,除石墨化中間相碳微球(MCMB)、無(wú)定形碳、硅或錫類占據(jù)小部分市場(chǎng)份額外,天然石墨和人造石墨占據(jù)著90%以上的負(fù)極材料市場(chǎng)份額。在2011年的負(fù)極材料市場(chǎng)統(tǒng)計(jì)中顯示:負(fù)極材料的全球總產(chǎn)量應(yīng)用達(dá)到32000噸,相比去年同期增長(zhǎng)28%,其中天然石墨和人造石墨負(fù)極材料兩者占據(jù)了89%的市場(chǎng)份額,而隨著這幾年由于電子產(chǎn)品的增速,特別是手機(jī)平板電腦領(lǐng)域里鋰離子電池應(yīng)用的增加,導(dǎo)致相應(yīng)的電池正負(fù)極材料這幾年產(chǎn)能迅猛上升,石墨負(fù)極材料從2009年到2011年連續(xù)三年的增速都達(dá)到25%以上。
2013年全球隔膜需求量可達(dá)5.63億平方米,為2011年市場(chǎng)容量的1.41倍,產(chǎn)值約17億美元。國(guó)內(nèi)隔離膜市場(chǎng)需求2011年約1.28億平方米。我國(guó)鋰電產(chǎn)品已經(jīng)占到全球約30%的市場(chǎng)份額。國(guó)內(nèi)隔離膜市場(chǎng)需求與鋰電市場(chǎng)同步增長(zhǎng)。
目前國(guó)內(nèi)隔離膜用量80%依靠進(jìn)口,對(duì)國(guó)產(chǎn)隔離膜的需求還有很大的空間。國(guó)產(chǎn)隔離膜在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的占比將快速上升,2013年國(guó)產(chǎn)隔離膜在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的份額預(yù)計(jì)將超過(guò)30%,2015年將超過(guò)40%。
綜合來(lái)看,鋰離子電池正極材料的發(fā)展方向是磷酸鐵鋰。雖然國(guó)內(nèi)磷酸鐵鋰正極材料的研發(fā)如火如荼,但缺乏原始創(chuàng)新技術(shù)。鋰離子電池負(fù)極材料未來(lái)有兩個(gè)發(fā)展方向——鈦酸鋰材料和硅基材料。國(guó)內(nèi)近年來(lái)開(kāi)發(fā)的硅基材料基本能達(dá)到高比容量、高功率特性和長(zhǎng)循環(huán)壽命的要求,但產(chǎn)業(yè)化還須突破工藝、成本和環(huán)境方面的制約。我國(guó)在鋰離子電池隔膜國(guó)產(chǎn)化方面已取得一定成績(jī),但要實(shí)現(xiàn)高端產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)仍有較長(zhǎng)的路要走。六氟磷酸鋰在鋰離子電池電解質(zhì)中占有絕對(duì)的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì),但我國(guó)基本上受制于日本技術(shù),自主研發(fā)實(shí)力薄弱。 [1]
目前在3C電子電池中,大多數(shù)仍使用鈷酸鋰而并非比容量更高的三元材料,原因是鈷酸鋰材料的壓實(shí)密度大于三元材料,即單位體積內(nèi)能容納的鈷酸鋰量更多。在更為重視體積密度的小型電池中,鈷酸鋰占有著一席之地。
●磷酸鐵鋰(LFP):能量密度低,安全性突出
磷酸鐵鋰電池是目前廣受關(guān)注的正極材料之一,理論比容量為170mAh/g,實(shí)際比容量可達(dá)150mAh/g以上。其主要特點(diǎn)是成本低廉,安全性非常好,循環(huán)壽命高,這些特點(diǎn)使得磷酸鐵鋰材料迅速成為研究熱點(diǎn),磷酸鐵鋰電池也在電動(dòng)汽車領(lǐng)域有了廣泛的應(yīng)用。
●三元材料(NCM、NCA)
三元材料是與鈷酸鋰結(jié)構(gòu)極為相似的鋰鎳鈷錳氧化物(LiNixCoyMn1-x-y02)的俗稱,這種材料在比能量、循環(huán)性、安全性和成本方面可以進(jìn)行均衡和調(diào)控。
















