三元鋰電池正極材料的發(fā)展解析
來源：寶鄂實業(yè)
2019-11-17 22:18
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鋰鈷氧化物、鋰鐵磷酸鹽、鋰錳氧化物和三元鋰電池正極材料的開發(fā)。負極材料是決定鋰離子電池性能的關(guān)鍵材料之一，也是目前商用鋰離子電池中鋰離子的主要來源。它的性能和價格對鋰離子電池有很大的影響。目前成功開發(fā)應(yīng)用的正極材料主要有鋰鈷氧化物、鋰鐵磷酸鹽、鋰錳氧化物、鋰鎳錳氧化物、鋰鎳鈷鋁酸鹽等三元材料。
鋰鈷氧化物、鋰鐵磷酸鹽、鋰錳氧化物和三元鋰電池正極材料的發(fā)展
鋰電池正極材料。JPG
1. 鈷酸鋰負極材料的開發(fā)
鋰鈷氧化物具有生產(chǎn)工藝簡單、電化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)點，首次實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。由于其放電電壓高、充放電電壓穩(wěn)定、比能高等優(yōu)點，在消費電子鋰電池領(lǐng)域的大量應(yīng)用中處于領(lǐng)先地位，在消費電子市場占有非常大的市場份額。隨著消費電子產(chǎn)品的發(fā)展，其銷量也迅速增長。
然而,鈷酸鋰成本高,可憐的環(huán)保,低具體產(chǎn)能利用率較低,循環(huán)性能和安全性能不佳,與充電電壓的提高,鈷酸鋰材料會逐漸出現(xiàn)不可逆相變界面結(jié)構(gòu),表下降,安全性能、穩(wěn)定性限制了其實際應(yīng)用。
為了提高鋰鈷氧化物在高壓充放電過程中的穩(wěn)定性，研究人員通常通過微量摻雜各種元素來修飾鋰鈷氧化物材料。因此，隨著技術(shù)的進步，多金屬鋰復(fù)合氧化物被開發(fā)出來，并逐漸取代鈷酸鋰成為小鋰電池的負極材料。
2. 磷酸鐵鋰負極材料的開發(fā)
磷酸鋰具有良好的電化學(xué)性能和低電阻。其主要優(yōu)點是額定電流大，循環(huán)壽命長;良好的熱穩(wěn)定性，增強安全性和耐虐待性。如果長時間保持高壓，磷酸鋰比其他鋰離子系統(tǒng)更能抵抗所有充電條件，承受的壓力也更小。
我國許多鋰電池制造商傾向于使用磷酸鐵鋰材料，磷酸鐵鋰被認為是最有前途的鋰電池正極材料。但在常溫下，磷酸鐵鋰電導(dǎo)率低，材料需求量大，理論容量還沒有達到一定的高度。同時，磷酸鐵鋰生產(chǎn)技術(shù)要求高，難以保證量產(chǎn)的穩(wěn)定性。
從理論的角度來看,可以應(yīng)用于鋰離子電池的材料,但大量使用目前市場上,不同生產(chǎn)鋰離子電池陰極材料的價格,安全,和結(jié)構(gòu)是不同的,并且是最理想的材料之一的鋰電池,磷酸鐵鋰不僅是滿足人的需要使用鋰電池,并且不會污染環(huán)境。
3.錳酸鋰負極材料的開發(fā)
與鈷酸鋰、鎳酸鋰等鋰電池正極材料相比，錳酸鋰具有更好的抗過充性和安全性，錳原料豐富，無毒，市場價格低廉。因此，它是具有良好發(fā)展前景的材料之一。
錳酸鋰作為鋰電池的負極材料，具有錳材料豐富、安全性能高、價格低廉、制備工藝簡單等優(yōu)點。缺點是理論容量低，隨著時間的延長會逐漸溶解在電解液中，即與電解液相容性差。如果鋰電池是在深層充電和放電，材料會發(fā)生晶格變化，導(dǎo)致電池容量迅速下降。
錳酸鋰具有能量密度低、循環(huán)性能差等缺點。表面改性和摻雜可以有效地改變其電化學(xué)性能，表面改性可以有效地抑制錳的溶解和電解液的分解。摻雜能有效抑制充放電效果。認為表面改性與摻雜相結(jié)合可以進一步改善金屬材料的電化學(xué)性能
