正極材料

 

正極材料在鋰電池中市場容量最大、附加值較高，大約占鋰電池成本30%，毛利率低則15%，高則70%以上。

 

目前已批量應(yīng)用于鋰電池的正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、鈷鎳錳酸鋰以及磷酸鐵鋰。

 

鎳酸鋰電池安全性最差（過充易起火），高溫耐受度最低（高溫分解），合成難度最高。

 

鈷酸鋰最早實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，技術(shù)發(fā)展至今已經(jīng)很成熟，并已廣泛應(yīng)用在小型低功率的便攜式電子產(chǎn)品上，如手機、筆記本電腦和數(shù)碼電子產(chǎn)品等。

 

磷酸鐵鋰作為鋰離子電池用正極材料具有良好的電化學(xué)性能，充放電平臺十分平穩(wěn)，充放電過程中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。同時，該材料無毒、無污染、安全性能好、可在高溫環(huán)境下使用、原材料來源廣泛等優(yōu)點，是目前電池界競相開發(fā)研究的熱點。

 

 

 

負(fù)極材料

 

負(fù)極材料占鋰電成本比例較低，主要有碳負(fù)極材料和非碳負(fù)極材料。

 

碳負(fù)極材料：被目前商品鋰離子電池廣泛采用。

 

優(yōu)點：安全、循環(huán)壽命較長，價格低廉、無毒。

 

缺點：質(zhì)量比能量比較低。

 

非碳負(fù)極材料： 按組成分為鋰過渡金屬氮化物、過渡金屬氧化物和納米合金材料。

 

優(yōu)點：有很高的體積能量密度。

 

缺點：循環(huán)穩(wěn)定性差，不可逆容量較大，制備成本較高，尚未產(chǎn)業(yè)化。

 

負(fù)極材料未來以提高容量和循環(huán)穩(wěn)定性為目標(biāo)，將碳材料與各種高容量非碳負(fù)極材料復(fù)合以開發(fā)高容量、非碳復(fù)合負(fù)極材料。

 

隔膜材料

 

市場化的隔膜材料主要是以聚乙烯（polyethylene，PE）、聚丙烯（polypropylene，PP）為主的聚烯烴（Polyolefin）類隔膜，其中PE 產(chǎn)品主要由濕法工藝制得，PP 產(chǎn)品主要由干法工藝制得。

 

 

 

PE產(chǎn)品與PP產(chǎn)品的特征比較：

 

1、PP 相對更耐高溫，PE 相對耐低溫；

 

2、PP 密度比PE ??；

 

3、PP 熔點和閉孔溫度比PE高；

 

4、PP 制品比PE 脆；

 

5、PE 對環(huán)境應(yīng)力更敏感。

 

主要的隔膜材料產(chǎn)品有單層PP、單層PE、PP+陶瓷涂覆、PE+陶瓷涂覆、雙層PP/PE、雙層PP/PP 和三層PP/PE/PP 等，其中前兩類產(chǎn)品主要用于3C 小電池領(lǐng)域，后幾類產(chǎn)品主要用于動力鋰電池領(lǐng)域。

 

在動力鋰電池用隔膜材料產(chǎn)品中，雙層PP/PP 隔膜材料主要由中國企業(yè)生產(chǎn)，在中國大陸使用，這主要是因為目前階段還沒有中國企業(yè)能將PP 與PE 制成雙層復(fù)合膜的技術(shù)和能力。而全球汽車動力鋰電池使用的隔膜以三層PP/PE/PP、雙層PP/PE以及PP+陶瓷涂覆、PE+陶瓷涂覆等隔膜材料產(chǎn)品為主。與此同時，其他一些新型隔膜材料產(chǎn)品也在不斷涌現(xiàn)并開始實現(xiàn)應(yīng)用，不過，因量少價高，主要還是用在動力鋰電池制造領(lǐng)域。這些產(chǎn)品主要有：涂層處理的聚酯膜（PET，Polyethylene Terephthalate）、纖維素膜、聚酰亞胺膜（PI）、聚酰胺膜（PA），氨綸或芳綸膜等等。這些隔膜的優(yōu)點是耐高溫，且具有低溫輸出、充電循環(huán)壽命長、機械強度適中的特點。總的來看，鋰電池隔膜材料產(chǎn)品呈現(xiàn)出明顯的多樣化發(fā)展趨勢。

 

電解液

 

鋰離子電池電解液材料重點在于高安全性、高環(huán)境適應(yīng)性，主要發(fā)展將集中在：新型溶劑（工作溫度范圍拓寬）、離子液體、新型鋰鹽（提高環(huán)境適應(yīng)性）、添加劑（阻燃、氧化還原穿梭、保護正負(fù)極成膜等）等方面，與新型正、負(fù)極材料相匹配，提高安全性、功率和容量，最終安全方便地應(yīng)用于電動車、儲能、航天以及更廣泛的領(lǐng)域