鋰離子電池正極材料

目前國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的鋰離子動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;但高的原材料價格、差的熱穩(wěn)定性及嚴(yán)重的污染問題限制其在電動車上的應(yīng)用。

鎳酸鋰容量達到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。

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)。

3.正極材料的發(fā)展趨勢

(1)材料改性

穩(wěn)定電極材料表面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，主要通過石墨烯改性、表面改性，達到提高材料的電導(dǎo)率、高溫循環(huán)性能，降低材料容量衰減的效果。

(2)離子摻雜

離子摻雜主要是將金屬元素鋁(Al)、鉻(Cr)、鎂(Mg)在氧位摻雜到過渡金屬和非金屬元素中，將導(dǎo)電性好的金屬離子摻雜到正極材料中，改善鋰離子擴散速率、導(dǎo)電率、電化學(xué)性能，提高穩(wěn)定性，需深入研究摻雜改性的具體作用機理，以便更好地利用摻雜提高材料性能。