鋰離子電池正極材料有哪些要求？它的發(fā)展趨勢是怎樣的？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-08-08 17:22
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鋰離子電池正極材料的要求
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形式實現(xiàn)的，正極活性物質(zhì)是鋰離子電池最為關鍵的核心材料。
一般而言，正極材料的關鍵性能指標有：化學成分、晶體結構、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。
在鋰離子電池正極材料的研究方面，美國學者“鋰電池之父”GOODENOUGH教授作出了巨大貢獻：1980年在英國牛津大學就職期間發(fā)現(xiàn)了鈷酸鋰可用作鋰電正極，次年他在LCO專利中提及鎳酸鋰作為正極材料的可行性；1983年，首次嘗試將錳酸鋰作為正極材料用于鋰離子電池；1997年，他又開發(fā)出橄欖石結構正極材料——磷酸鐵鋰。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專利；1999年，新加坡大學的劉昭林、余愛水等人在鎳鈷酸鋰基礎上引入Mn改性，最早報導了鎳鈷錳酸鋰。
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：1、允許大量Li+嵌入脫出(比容量大)；2、具有較高的氧化還原電位(電壓高)；3、嵌入脫出可逆性好，結構變化小(循環(huán)壽命長)；4、鋰離子擴散系數(shù)和電子導電性高(低溫、倍率特性好)；5、化學/熱穩(wěn)定性高，與電解液相容性好(安全性好)；6、資源豐富，環(huán)境友好，價格便宜(成本低、環(huán)保)。
鋰離子電池正極材料發(fā)展趨勢
憑借過去的高速增長，中國成為全球正極材料的主要市場。2014年中國正極材料同比增長20.24%，占全球市場的43.77%，雖然相對于2013年，所占比重有所下降，但仍為全球正極材料的第一大供應國。
2014年中國正極材料供應量占比的下滑，主要是因為在消費類電池方面，全球主要的鋰離子電池生產(chǎn)商三星SDI和LG化學一直通過采購中國企業(yè)的正極材料產(chǎn)品來降低成本，在經(jīng)歷的持續(xù)幾年不斷的壓價之后，中國企業(yè)已經(jīng)難以承受，在這種情況下，他們開始自己生產(chǎn)正極材料，以求進一步降低電池制造成本，由此導致中國正極材料供應量占比的下滑。
2015年中國正極材料產(chǎn)量為10.65萬噸，占全球產(chǎn)量的47.67%，中國正極材料占比大幅提升，主要源于國內(nèi)新能源汽車爆發(fā)式增長，帶來磷酸鐵鋰、鎳鈷錳酸鋰出貨量的快速增加。
國內(nèi)外正極材料產(chǎn)品結構有所不同。在國外正極材料市場，國外主要正極材料企業(yè)以生產(chǎn)三元材料為主，2015年鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰等三元材料合計產(chǎn)量為5.83萬噸，占比49.87%，其次為鈷酸鋰，2015年產(chǎn)量為3.05萬噸，占比26.09%，而磷酸鐵鋰產(chǎn)量雖然是各正極材料中增長較快的，同比增長86.14%，但占比仍較小，為11.72%。
