鋰離子電池正極材料的需求及發(fā)展趨勢
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-12-31 23:19
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鋰離子電池正極材料的需求及發(fā)展趨勢。鋰離子電池可以說是世界上最成熟和應(yīng)用最廣泛的新能源，如手機(jī)、電腦等便攜式電子產(chǎn)品、電動(dòng)汽車、電動(dòng)工具、儲(chǔ)能項(xiàng)目等。特別是目前，中國政府和資本為支持新能源汽車和動(dòng)力電池行業(yè)的發(fā)展進(jìn)行了瘋狂的投資。展望未來，鋰電池行業(yè)仍有很長的路要走，如高能量密度系統(tǒng)的發(fā)展，進(jìn)一步降低成本，資源回收利用等問題擺在我們面前。今天，我將向大家介紹鋰離子電池正極材料的要求以及正極材料的發(fā)展趨勢。
鋰電池正極材料。JPG
鋰離子電池正極材料的要求
鋰離子電池的主要組成部分有正極、負(fù)極、電解質(zhì)、膜等。鋰離子能量的儲(chǔ)存和釋放是通過電極材料的氧化還原反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的。正極活性材料是鋰離子電池最關(guān)鍵的核心材料。
一般而言，陰極材料的主要性能指標(biāo)包括:化學(xué)成分、晶體結(jié)構(gòu)、粒度分布、振動(dòng)密度、比表面積、pH值、一次放電比容量、一次充放電效率、循環(huán)壽命等。
美國學(xué)者、“鋰電池之父”GOODENOUGH教授對(duì)鋰離子電池正極材料的研究做出了巨大貢獻(xiàn)。1980年，在牛津大學(xué)任職期間，他發(fā)現(xiàn)氧化鈷鋰可以用作鋰電池的陰極。第二年，他在他的LCO專利中提到了鋰鎳氧化物作為陰極材料的可行性。1983年，首次嘗試使用錳酸鋰作為鋰離子電池的陰極材料。1997年，他開發(fā)了橄欖石結(jié)構(gòu)的陰極材料——磷酸鐵鋰。此外,為了解決這一問題的不穩(wěn)定的鎳酸鋰,加拿大和日本小槻面DAHN教授摻雜改性研究;1997年，toda率先申請(qǐng)了最早的鋁酸鋰鎳鈷合金專利。1999年，新加坡大學(xué)的劉兆林和于愛水在鋰鎳鈷酸的基礎(chǔ)上引入了Mn改性，首次報(bào)道了鋰鎳錳酸。
經(jīng)過近30年的快速發(fā)展，基于以上科學(xué)家的研究成果，鋰鈷酸鹽、鋰錳酸鹽、鋰鎳鈷酸鹽、鋰鎳鈷錳酸鹽、鋰鎳鈷鋁酸鹽、鋰鐵磷酸鹽等負(fù)極材料已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，并拓展了許多領(lǐng)域。隨著新能源汽車對(duì)高能量密度陰極材料的需求，錳酸鋰鎳鈷三元材料已成為比重最大的最重要陰極材料。
正極是電池的核心部件。一般來說，對(duì)陽性活性物質(zhì)有以下要求:2. 高氧化還原電位(高電壓);3.嵌固、脫?？赡嫘院?，結(jié)構(gòu)變化小(循環(huán)壽命長);4. 高鋰離子擴(kuò)散系數(shù)和電子導(dǎo)電性(低溫，良好的倍增器);5. 化學(xué)/熱穩(wěn)定性高，與電解質(zhì)相容性好(安全性好);6. 資源豐富，環(huán)境友好，價(jià)格低廉(成本低，環(huán)保)。
鋰離子電池的體能密度在很大程度上取決于活性物質(zhì)的密度。陰極材料的密度與材料的原子量、晶體排列、結(jié)晶度、球度、粒度分布、元素密度等密切相關(guān)，并受制備工藝的影響。正電極材料的密度分為松散填料密度、振動(dòng)密度、粉末壓實(shí)密度、極板壓實(shí)密度和理論密度。
鋰離子電池正極材料的發(fā)展趨勢
隨著過去的快速發(fā)展，中國已經(jīng)成為全球陰極材料的主要市場。2014年，中國陰極材料同比增長20.24%，占全球市場的43.77%。雖然比例比2013年有所下降，但中國仍然是世界上最大的陰極材料供應(yīng)國。
