鋰離子電池正極材料

正極材料是決定鋰離子電池性能的關(guān)鍵材料之一，也是目前商業(yè)化鋰離子電池中主要的鋰離子來(lái)源，其性能和價(jià)袼對(duì)鋰離子電池的影響較大。目前研制成功并得到應(yīng)用的正極材料主要有鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元材料鎳鈷錳酸鋰(NCM)和鎳鈷鋁酸鋰(NCA)等。

1、鈷酸鋰

鈷酸鋰由于具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單和電化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)，所以最先實(shí)現(xiàn)商品化。同時(shí)由于鈷酸鋰具有工作電壓高、充放電電壓平穩(wěn)，適合大電流充放電，比能量高、循環(huán)性能好等優(yōu)點(diǎn)，在需要小型充電電池的領(lǐng)域中具有重要應(yīng)用。鈷酸鋰正極材料的缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴，實(shí)際比容量?jī)H為其理論容量的274mAh/g的50%左右；鈷酸鋰的循環(huán)壽命已達(dá)到1000次，但仍有待于進(jìn)一步提高；此外鈷酸鋰的抗過(guò)充電性能較差，在較高充電電壓下比容量迅速降低。

2、三元材料

近幾年來(lái)層狀嵌鋰多元過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合型正極材料發(fā)展迅速，尤其是含有鈷鎳錳三種元素的新型過(guò)渡金屬嵌鋰氧化物復(fù)合材料。

3、錳酸鋰

與鈷酸鋰和鎳酸鋰相比，錳酸鋰具有安全性好、耐過(guò)充性好、原料錳的資源豐富、價(jià)格低廉及無(wú)毒性等優(yōu)點(diǎn)，是很有發(fā)展前途的一種正極材料。層狀錳酸鋰用作鋰離子電池正極材料的缺點(diǎn)是雖然容量很高，但在高溫下不穩(wěn)定，而且在充放電過(guò)程中易向尖晶石結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致容量衰減過(guò)快。

4、磷酸鐵鋰

隨著動(dòng)力電池的發(fā)展，國(guó)內(nèi)廠家大多傾向于采用磷酸鐵鋰材料。它是一類新型的鋰離子電池用正極材料。該類材料具有高的能量密度、低廉的價(jià)格、優(yōu)異的安全性等特點(diǎn)，特別適用于動(dòng)力電池。它的出現(xiàn)是鋰離子電池材料的一項(xiàng)重大突破，現(xiàn)已成為各國(guó)競(jìng)相研究的熱點(diǎn)。目前磷酸鐵鋰被認(rèn)為是最有發(fā)展前途的動(dòng)力電池正極材料。由于磷酸鐵鋰生產(chǎn)技術(shù)門(mén)檻很高，大多數(shù)生產(chǎn)廠商在批量生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)品的穩(wěn)定性難以保證。它的缺點(diǎn)是電阻率較大，電極材料利用率低。因此研究工作主要集中在解決其導(dǎo)電率問(wèn)題上。此外磷酸鐵鋰的專利問(wèn)題也是其產(chǎn)業(yè)過(guò)程中的一個(gè)需要解決的問(wèn)題。