鋰電池的正極材料有什么要求？怎樣兼顧性能與成本？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-04-15 01:27
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一般而言，正極材料的關(guān)鍵性能指標(biāo)有：化學(xué)成分、晶體結(jié)構(gòu)、粒度分布、振實密度、比表面積、pH值、首次放電比容量、首次充放電效率、循環(huán)壽命等。
前沿：鋰電池正極材料
鋰離子電池的主要部件有正極、負極、電解液、隔膜等，鋰離子能量的存儲和釋放是以電極材料的氧化還原反應(yīng)形式實現(xiàn)的，正極活性物質(zhì)是鋰離子電池最為關(guān)鍵的核心材料。
在鋰離子電池正極材料的研究方面，美國學(xué)者“鋰電池之父”GOODENOUGH教授作出了巨大貢獻：1980年在英國牛津大學(xué)就職期間發(fā)現(xiàn)了鈷酸鋰（LiCoO2，簡稱LCO）可用作鋰電正極，次年他在LCO專利中提及鎳酸鋰（LiNiO2，也稱LNO）作為正極材料的可行性；1983年，首次嘗試將錳酸鋰（LiMn2O4，簡稱LMO）作為正極材料用于鋰離子電池；1997年，他又開發(fā)出橄欖石結(jié)構(gòu)正極材料——磷酸鐵鋰（LiFePO4，簡稱LFP）。此外，為了解決鎳酸鋰性能不穩(wěn)定問題，加拿大的DAHN教授和日本小槻勉教授進行了大量的摻雜改性研究；1997年，日本戶田公司率先申請了最早的鎳鈷鋁酸鋰（LiNi1-x-yCoxAlyO2，簡稱NCA）專利；1999年，新加坡大學(xué)的劉昭林、余愛水等人在鎳鈷酸鋰基礎(chǔ)上引入Mn改性，最早報導(dǎo)了鎳鈷錳酸鋰（LiNi1-x-yCoxMnyO2，即三元材料、NCM）。
經(jīng)過近三十年的快速發(fā)展，基于上述科學(xué)家的研究成果，鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷酸鋰(LiNi1-xCoxO2，也稱NC)、鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰、磷酸鐵鋰等正極材料陸續(xù)產(chǎn)業(yè)化，并被拓展用于眾多領(lǐng)域。隨著新能源汽車對高能量密度正極材料的需求，目前鎳鈷錳酸鋰三元材料已經(jīng)成為最重要、占比最大的正極材料。近20年來，國產(chǎn)的正極材料已走出國門，部分產(chǎn)品處于世界領(lǐng)先地位，涌現(xiàn)了當(dāng)升科技、天津巴莫、湖南瑞翔、盟固利等先進電池材料公司。
鋰電池正極材料產(chǎn)品標(biāo)準技術(shù)規(guī)范
正極是電池的核心部件，其優(yōu)劣直接影響電池性能。一般而言對正極活性物質(zhì)有如下要求：
·允許大量Li+嵌入脫出（比容量大）；
·具有較高的氧化還原電位（電壓高）；
·嵌入脫出可逆性好，結(jié)構(gòu)變化小（循環(huán)壽命長）；
·鋰離子擴散系數(shù)和電子導(dǎo)電性高（低溫、倍率特性好）；
·化學(xué)/熱穩(wěn)定性高，與電解液相容性好（安全性好）；
·資源豐富，環(huán)境友好，價格便宜（成本低、環(huán)保）。
一般而言，正極材料的關(guān)鍵性能指標(biāo)有：化學(xué)成分、晶體結(jié)構(gòu)、粒度分布、振實密度、比表面積、pH值、首次放電比容量、首次充放電效率、循環(huán)壽命等。
前沿：鋰電池正極材料
鋰離子電池的主要部件有正極、負極、電解液、隔膜等，鋰離子能量的存儲和釋放是以電極材料的氧化還原反應(yīng)形式實現(xiàn)的，正極活性物質(zhì)是鋰離子電池最為關(guān)鍵的核心材料。
在鋰離子電池正極材料的研究方面，美國學(xué)者“鋰電池之父”GOODENOUGH教授作出了巨大貢獻：1980年在英國牛津大學(xué)就職期間發(fā)現(xiàn)了鈷酸鋰（LiCoO2，簡稱LCO）可用作鋰電正極，次年他在LCO專利中提及鎳酸鋰（LiNiO2，也稱LNO）作為正極材料的可行性；1983年，首次嘗試將錳酸鋰（LiMn2O4，簡稱LMO）作為正極材料用于鋰離子電池；1997年，他又開發(fā)出橄欖石結(jié)構(gòu)正極材料——磷酸鐵鋰（LiFePO4，簡稱LFP）。此外，為了解決鎳酸鋰性能不穩(wěn)定問題，加拿大的DAHN教授和日本小槻勉教授進行了大量的摻雜改性研究；1997年，日本戶田公司率先申請了最早的鎳鈷鋁酸鋰（LiNi1-x-yCoxAlyO2，簡稱NCA）專利；1999年，新加坡大學(xué)的劉昭林、余愛水等人在鎳鈷酸鋰基礎(chǔ)上引入Mn改性，最早報導(dǎo)了鎳鈷錳酸鋰（LiNi1-x-yCoxMnyO2，即三元材料、NCM）。
經(jīng)過近三十年的快速發(fā)展，基于上述科學(xué)家的研究成果，鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷酸鋰(LiNi1-xCoxO2，也稱NC)、鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰、磷酸鐵鋰等正極材料陸續(xù)產(chǎn)業(yè)化，并被拓展用于眾多領(lǐng)域。隨著新能源汽車對高能量密度正極材料的需求，目前鎳鈷錳酸鋰三元材料已經(jīng)成為最重要、占比最大的正極材料。近20年來，國產(chǎn)的正極材料已走出國門，部分產(chǎn)品處于世界領(lǐng)先地位，涌現(xiàn)了當(dāng)升科技、天津巴莫、湖南瑞翔、盟固利等先進電池材料公司。
鋰電池正極材料產(chǎn)品標(biāo)準技術(shù)規(guī)范
正極是電池的核心部件，其優(yōu)劣直接影響電池性能。一般而言對正極活性物質(zhì)有如下要求：
·允許大量Li+嵌入脫出（比容量大）；
·具有較高的氧化還原電位（電壓高）；
·嵌入脫出可逆性好，結(jié)構(gòu)變化小（循環(huán)壽命長）；
·鋰離子擴散系數(shù)和電子導(dǎo)電性高（低溫、倍率特性好）；
·化學(xué)/熱穩(wěn)定性高，與電解液相容性好（安全性好）；
·資源豐富，環(huán)境友好，價格便宜（成本低、環(huán)保）。
一般而言，正極材料的關(guān)鍵性能指標(biāo)有：化學(xué)成分、晶體結(jié)構(gòu)、粒度分布、振實密度、比表面積、pH值、首次放電比容量、首次充放電效率、循環(huán)壽命等。
