正極材料對(duì)鋰電池性能的影響
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-09-04 15:17
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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。
鋰電池正極材料具有廣闊的市場(chǎng)，前景十分樂觀。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。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)。
2003 年之前，鋰電正極材料以鈷酸鋰為主，生產(chǎn)企業(yè)主要集中在日本。當(dāng)時(shí)便攜式電子產(chǎn)品市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展，鋰電正極材料行業(yè)發(fā)展比較迅速，行業(yè)利潤(rùn)水平較高，處于壟斷利潤(rùn)狀態(tài)。2003 年以后，由于我國(guó)和韓國(guó)鋰電正極材料生產(chǎn)企業(yè)逐漸興起，上、下游產(chǎn)業(yè)鏈逐步成熟，行業(yè)利潤(rùn)水平有所降低，并逐步進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。
作為最早實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用的鋰離子電池正極材料，其理論容量為274mAh/g，但其實(shí)際比容量只有理論比容量的50%－60%，工作電壓約為3.6V，放電平穩(wěn)、循環(huán)性能好，是目前應(yīng)用最廣泛的鋰離子二次電池正極材料，并廣泛應(yīng)用在小型低功率便攜式電子產(chǎn)品上。
①電芯能量密度
每種鋰電池正極材料都有其理論能量密度，選擇了一種正極材料，就選擇了電芯能量密度的上限。正極材料的用量設(shè)計(jì)和加工制作過程中的振實(shí)密度也對(duì)電芯成品的能量密度產(chǎn)生影響。
②電芯功率密度
不同的正極材料種類，決定了鋰電池充放電功率的大體范圍。材料的一些細(xì)節(jié)，作為輔助因素，也會(huì)對(duì)功率特性造成影響。比如，正極材料的晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，顆粒尺寸，摻雜原子，碳包覆工藝，材料的制備方法等。以上因素最終都是通過影響正極材料容納鋰離子的能力和脫嵌嵌入通道的通暢性來影響鋰電池的功率密度。
③電芯循環(huán)壽命
影響電芯循環(huán)壽命的因素很多，與正極材料相關(guān)的，主要有正極材料活性物質(zhì)在循環(huán)使用中的損耗，以及充放電過程中，材料結(jié)構(gòu)的崩壞引發(fā)的正極容納鋰離子能力的衰減。而正極材料中的雜質(zhì)成分，比如單質(zhì)鐵和三價(jià)鐵，都會(huì)與電解液相互作用，產(chǎn)生不良副反應(yīng)，或者造成內(nèi)部微短路。
