鋰電池磷酸鐵鋰正極材料結(jié)構(gòu)

正極材料主要包括LCO，尖晶石LMO，橄欖石LFP等晶體結(jié)構(gòu)。大多數(shù)正極材料研究集中在過(guò)渡金屬氧化物和聚陰離子化合物上，因?yàn)樗鼈兙哂休^高的電壓和較高的容量。

磷酸鐵鋰電池正極材料具有正交的橄欖石結(jié)構(gòu)，pnma空間群。LiFePO4結(jié)構(gòu)在c軸方向上是鏈?zhǔn)降模?個(gè)PO4四面體與1個(gè)FeO6八面體、2個(gè)LiO6八面體共邊，由此形成三維空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

從結(jié)構(gòu)上看，PO4四面體位于FeO6層之間，這在一定程度上阻礙了鋰離子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。此外，共頂點(diǎn)的FeO6八面體具有相對(duì)較低的電子傳導(dǎo)率。這使得磷酸鐵鋰只能在小的放電倍率下充放電，而在大倍率放電條件下，內(nèi)部的鋰離子來(lái)不及遷出，電化學(xué)極化就會(huì)很大。

磷酸鐵鋰電池正極材料的現(xiàn)狀

目前已大規(guī)模市場(chǎng)化應(yīng)用的主要包括磷酸鐵鋰、錳酸鋰和三元材料的鎳鈷錳酸鋰和鎳鈷鋁酸鋰三種類型。其中，磷酸鐵鋰和錳酸鋰材料在基礎(chǔ)研究方面已沒有太大技術(shù)突破空間，其能量密度和主要技術(shù)指標(biāo)已接近應(yīng)用極限。從技術(shù)進(jìn)步的角度看，三元材料由于具有高能量密度、較長(zhǎng)循環(huán)壽命、較高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為動(dòng)力鋰電正極材料的主流。

2016年全球鋰電池出貨量達(dá)到118GWh，其中動(dòng)力鋰電池的出貨量由2011年的1.08GWh上升至2016年的40.52GWh，市場(chǎng)占比由2.32%上升至34.30%。

2017年，全球鋰離子電池的出貨量達(dá)到143.5Gwh，其中汽車動(dòng)力鋰電池的出貨量達(dá)到58.1Gwh，儲(chǔ)能鋰電池出貨量達(dá)到11.0Gwh，其他傳統(tǒng)領(lǐng)域鋰電池出貨量達(dá)到74.4Gwh。

受鋰電池及其下游行業(yè)快速發(fā)展的驅(qū)動(dòng)，磷酸鐵鋰電池正極材料增長(zhǎng)較為迅猛，2016年全球鋰離子電池正極材料銷量達(dá)到31.74萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)42.1%，2011-2016年年均復(fù)合增長(zhǎng)率為32.17%。從應(yīng)用結(jié)構(gòu)看，鋰電正極材料市場(chǎng)可以細(xì)分為小型鋰電正極材料市場(chǎng)和動(dòng)力鋰電正極材料市場(chǎng)。小型鋰電正極材料主要包括鈷酸鋰、三元材料和錳酸鋰，而動(dòng)力鋰電正極材料主要為錳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元材料。

目前為止，磷酸鐵鋰電池正極材料已經(jīng)占據(jù)了鋰離子電池正極市場(chǎng)份額的8%，而且近幾年隨著國(guó)內(nèi)幾大正極材料生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)能擴(kuò)大，磷酸鐵鋰的市場(chǎng)增速加快，相信不久磷酸鐵鋰的市場(chǎng)份額將會(huì)越來(lái)越大，因?yàn)楦鶕?jù)前面分析，鈷酸鋰的市場(chǎng)最終會(huì)被其他三種材料所吞噬，在以后的正極材料市場(chǎng)上將會(huì)出現(xiàn)磷酸鐵鋰、錳酸鋰和三元材料三足鼎立的局面，磷酸鐵鋰市場(chǎng)也會(huì)伴隨著電動(dòng)車行業(yè)的興起大放異彩。