鋰電池的正極材料選擇要考慮哪些因素？對性能有什么影響？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-28 01:06
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鋰電池正極材料的選擇需要考慮哪些因素
1）具有較高的氧化還原反應(yīng)電位，使鋰電池達(dá)到較高的輸出電壓；
2）鋰元素含量高，材料堆積密度高，使得鋰離子電池具有較高的能量密度；
3）化學(xué)反應(yīng)過程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要好，使得鋰電池具有長循環(huán)壽命；
4）電導(dǎo)率要高，使得鋰離子電池具有良好的充放電倍率性能；
5）化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性要好，不易分解和發(fā)熱，使得鋰離子電池具有良好的安全性；
6）價格便宜，使得鋰離子電池的成本足夠低；
7）制造工藝相對簡單，便于大規(guī)模生產(chǎn)；
8）對環(huán)境的污染低，易于回收利用。
正極材料對鋰電池性能的影響
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)計和加工制作過程中的振實(shí)密度也對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，也會對功率特性造成影響。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)鐵和三價鐵，都會與電解液相互作用，產(chǎn)生不良副反應(yīng)，或者造成內(nèi)部微短路。
1）具有較高的氧化還原反應(yīng)電位，使鋰電池達(dá)到較高的輸出電壓；
2）鋰元素含量高，材料堆積密度高，使得鋰離子電池具有較高的能量密度；
3）化學(xué)反應(yīng)過程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要好，使得鋰電池具有長循環(huán)壽命；
4）電導(dǎo)率要高，使得鋰離子電池具有良好的充放電倍率性能；
5）化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性要好，不易分解和發(fā)熱，使得鋰離子電池具有良好的安全性；
6）價格便宜，使得鋰離子電池的成本足夠低；
7）制造工藝相對簡單，便于大規(guī)模生產(chǎn)；
8）對環(huán)境的污染低，易于回收利用。
正極材料對鋰電池性能的影響
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)計和加工制作過程中的振實(shí)密度也對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，也會對功率特性造成影響。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)鐵和三價鐵，都會與電解液相互作用，產(chǎn)生不良副反應(yīng)，或者造成內(nèi)部微短路。
