鋰離子電池正極材料主要有哪些？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-09-10 11:24
點(diǎn)擊量：次
目前國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的鋰離子動(dòng)力電池正極材料有磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰、三元(鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰)、鎳酸鋰材料;主要生產(chǎn)企業(yè)有湖南杉杉新材料有限公司、湖南瑞翔新材料股份有限公司、北大先行科技產(chǎn)業(yè)有限公司、北京當(dāng)升材料科技股份有限公司、天津巴莫科技股份有限公司、寧波金和新材料股份有限公司、深圳市天驕科技有限公司等。
1.主要的正極材料
鈷酸鋰的容量可達(dá)到140mAh/g,質(zhì)量輕、體積小、充放電電壓平穩(wěn)、電導(dǎo)率高、生產(chǎn)工藝簡單;制備方法有高溫固相法、溶膠-凝膠法、沉淀法、噴霧干燥法、水熱合成法;但高的原材料價(jià)格、差的熱穩(wěn)定性及嚴(yán)重的污染問題限制其在電動(dòng)車上的應(yīng)用。
鎳酸鋰容量達(dá)到190～210mAh/g,環(huán)境污染小、自放電率低，合成方法有高溫固相法、溶膠-凝膠法;但熱穩(wěn)定性差、容量衰減快。
錳酸鋰資源豐富、成本較低、安全性好，有尖晶石和層狀結(jié)構(gòu)，比能量在80～120Wh/kg,循環(huán)壽命1500次左右。尖晶石錳酸鋰的三維隧道結(jié)構(gòu)更有利用鋰離子的嵌入與脫出，成本較低、性能穩(wěn)定，生產(chǎn)工藝技術(shù)較成熟，易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，但容量衰減快、高溫循環(huán)性能較差;層狀錳酸鋰容量高，能達(dá)到250mA·h/g，但循序性能差、高溫下不穩(wěn)定，容量衰減問題較嚴(yán)重，工業(yè)化生產(chǎn)較難實(shí)現(xiàn)。
磷酸鐵鋰是橄欖石型結(jié)構(gòu)，比能量可達(dá)到100～120Wh/kg,循環(huán)壽命長達(dá)2000次，有較好的熱穩(wěn)定性和安全性且原材料豐富，而且制造成本低、循環(huán)壽命長，在目前的電動(dòng)汽車中應(yīng)用較多。但其較低的比能量、比功率限制了在大型純電動(dòng)車的應(yīng)用，目前正在向納米化和高密度的磷酸鐵鋰能量型方向發(fā)展，以滿足新能源汽車尤其是客車和專用車輛的需要。
鎳鈷錳、鎳鈷鋁三元材料是目前比較有發(fā)展前景的正極材料，較好地利用了錳酸鋰、鈷酸鋰、鎳酸鋰的優(yōu)勢同時(shí)在一定程度上彌補(bǔ)了3種材料各自的不足之處，三元材料的性能較平衡，能量密度和容量都較高，容量能達(dá)到180～190mAh/g，循環(huán)性能好，能達(dá)到2000次，續(xù)航能力強(qiáng)，價(jià)格相對便宜;但安全性和低溫性能較差，合成困難、充放電效率較低。
2.正極材料的研發(fā)
鎳鈷錳、鎳鈷鋁三元材料的研發(fā)主要是提升材料的體積比能量、提高低溫性能、改善電池的安全性;通過調(diào)整材料的組成比例實(shí)現(xiàn)性能的調(diào)控。為了繼續(xù)提升電池的能量密度，正極材料將向硅酸鹽復(fù)合材料、層狀富鋰錳基材料、硫基材料發(fā)展;向更高嵌鋰容量且性能良好鋰脫嵌的可逆性材料方向發(fā)展。材料結(jié)構(gòu)研究傾向于層狀結(jié)構(gòu)和尖晶石結(jié)構(gòu)。
