我國鋰電池正極材料發(fā)展現(xiàn)狀解析
來源：寶鄂實業(yè)
2019-10-20 21:46
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我國鋰電池正極材料發(fā)展現(xiàn)狀分析
所謂鋰離子電池，是指由兩種化合物組成的二次電池，分別以鋰離子為正極和負極可逆地嵌入和去除鋰離子。人們把這種機制獨特的鋰離子電池稱為“搖椅電池”，俗稱“鋰電池”。
自鋰離子電池大規(guī)模商業(yè)化以來，以其優(yōu)異的性能不斷搶占二次電池高端市場。但長期以來，世界鋰離子電池市場基本上由日本主導。近年來，中韓兩國都在努力追趕對方。目前，世界鋰離子電池市場呈現(xiàn)出中日韓三方對抗的格局。鋰離子電池的發(fā)展呈現(xiàn)出多方向同步發(fā)展的態(tài)勢。
鋰離子電池的原材料主要包括正負極材料、電解液、電極基板、隔離膜和槽材。其中，正極材料是鋰離子電池中最關(guān)鍵的原材料。由于正極材料在鋰離子電池中占有很大的比重，決定了電池的安全性能和能否大規(guī)模生產(chǎn)。同時，由于正極材料約占電池成本的40%，其成本也直接決定了電池成本。應該說，鋰離子電池正極材料的發(fā)展帶動了鋰離子電池的發(fā)展。
在目前使用和開發(fā)的鋰電池負極材料中，過渡金屬氧化物的性能最好，主要包括：鈷酸鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、錳酸鋰三元層狀鹽結(jié)構(gòu)、尖晶石型錳酸鋰等。橄欖石型磷酸鐵鋰和其他鋰錳氧化物。目前我國的陰極材料主要有鈷酸鋰、三元材料、錳酸鋰和磷酸鐵鋰。鈷酸鋰仍是我國小型鋰電池的主要正極材料。三元材料和錳酸鋰主要用于小型鋰電池，以及電動自行車和電動工具。目前，磷酸鐵鋰主要用于電動工具箱和電動汽車領(lǐng)域。幾種常用陰極材料的主要特點如下：
一。鈷酸鋰
鈷酸鋰具有生產(chǎn)工藝簡單、電化學性能穩(wěn)定等優(yōu)點，是第一個商業(yè)化的鈷酸鋰。同時，鈷酸鋰具有工作電壓高、充放電電壓穩(wěn)定、適用于大電流充放電、比能量高、循環(huán)性能好等優(yōu)點，在小型充電電池領(lǐng)域有著重要的應用。鈷酸鋰負極材料的缺點是價格高，實際比容量僅為理論容量274mah/g的50%左右；鈷酸鋰的循環(huán)壽命已達到1000倍，但仍需進一步提高；此外，鈷酸鋰的抗過充性能差。在高充電電壓下，比容量迅速下降。目前，我國鈷酸鋰主要是一種中等粒徑10-12微米的產(chǎn)品。各大鋰電池正極材料企業(yè)也紛紛推出中粒徑15-18微米的產(chǎn)品。預計鈷酸鋰將向高壓、高安全方向發(fā)展。
2.三元材料
近年來，層狀鋰嵌入多組分過渡金屬復合正極材料發(fā)展迅速，尤其是含鈷、鎳、錳三種元素的新型過渡金屬鋰嵌入氧化物復合材料，可以表示為LimnxYyCO1-YO2（0＜x＜0.5，0＜y＜0.5）。一方面，由于鈷酸鋰價格高，另一方面，國際市場的需求也是三元材料的快速發(fā)展。一種推動力。隨著越來越多的中國企業(yè)參與國際市場競爭，國際鋰電池企業(yè)的材料選擇也直接影響到國內(nèi)企業(yè)的選擇。該材料綜合了鋰鈷、鋰鎳、錳酸鋰三種材料的優(yōu)點，形成了LiCoO2/LiNiO2/LiNiNO2三相共晶體系，綜合性能優(yōu)于任何單一的組合化合物，具有明顯的三元協(xié)同作用。
3、錳酸鋰
與鈷酸鋰和鎳酸鋰相比，錳酸鋰具有安全性好、耐過充性好、原料錳的資源豐富、價格低廉及無毒性等優(yōu)點，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是雖然容量很高，但在高溫下不穩(wěn)定，而且在充放電過程中易向尖晶石結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，導致容量衰減過快。
4、磷酸鐵鋰
隨著動力電池的發(fā)展，國內(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、低廉的價格、優(yōu)異的安全性等特點，特別適用于動力電池。它的出現(xiàn)是鋰離子電池材料的一項重大突破，現(xiàn)已成為各國競相研究的熱點。目前磷酸鐵鋰被認為是最有發(fā)展前途的動力電池正極材料。目前國內(nèi)實現(xiàn)磷酸鐵鋰批量生產(chǎn)的企業(yè)有60多家，年產(chǎn)能3800噸。由于磷酸鐵鋰生產(chǎn)技術(shù)門檻很高，大多數(shù)生產(chǎn)廠商在批量生產(chǎn)時產(chǎn)品的穩(wěn)定性難以保證。它的缺點是電阻率較大，電極材料利用率低。因此研究工作主要集中在解決其導電率問題上。此外磷酸鐵鋰的專利問題也是其產(chǎn)業(yè)過程中的一個需要解決的問題。
在動力電池領(lǐng)域，由于鈷酸鋰的安全問題和高昂的價格，使其一直在動力電池門外徘徊，始終沒有完全進入動力電池領(lǐng)域。磷酸鐵鋰和一般鋰電池雖然同屬綠色環(huán)保電池，但是磷酸鐵鋰電池沒有過熱或爆炸等安全性顧慮，再加上其循環(huán)壽命是一般鋰電池的4-5倍，高于一般鋰電池8-10倍高放電功率（可瞬間產(chǎn)生大電流），加上同樣能量密度下重量約較一般鋰電池減輕30-50%，因此為汽車制造商所高度重視，發(fā)展前景廣闊。但由于磷酸鐵鋰的一致性問題和專利問題，其在動力電池的應用還處在由科研到市場的導入期，還要經(jīng)受大規(guī)模商業(yè)化的考驗。
