1.磷酸鐵鋰

 

 

 

磷酸鐵鋰（LiFePO4）材料具有原材料豐富、循環(huán)壽命長(zhǎng)、安全性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)。但是由于磷酸鐵鋰離子電池一致性和能量密度較低，制約了其在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域的發(fā)展。目前，業(yè)界一般認(rèn)為磷酸鐵鋰比較適于儲(chǔ)能系統(tǒng)，重要應(yīng)用于基站和數(shù)據(jù)中心儲(chǔ)能、家庭儲(chǔ)能、風(fēng)光電儲(chǔ)能等領(lǐng)域。

 

 

 

2.錳酸鋰

 

 

 

LiMn2O4是Wichham在1958年首先制備的正極材料，優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低、熱穩(wěn)定性高。日本AESC公司將其實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。重要用在日產(chǎn)聆風(fēng)電動(dòng)汽車(chē)上的動(dòng)力鋰電池。錳酸鋰材料具有資源豐富、成本低、無(wú)污染、安全性好、倍率性能好等優(yōu)點(diǎn)，是理想的動(dòng)力鋰電池材料，在產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程中要改善其較差的循環(huán)性能及電化學(xué)穩(wěn)定性。

 

 

 

3.三元材料

 

 

 

三元材料LiNixCoyM1-x-yO2，M為錳（Mn）或鋁（Al）稱(chēng)NCM或NCA是目前最有前途的動(dòng)力鋰電正極材料之一。

 

 

 

3.1鎳鈷錳三元材料（NCM材料）

 

 

 

鎳鈷錳三元材料（NCM）隨著材料中鎳（Ni）、鈷（Co）、Mn組成比例的變化，材料的比容量、安全性等諸多性能能夠在一定程度上實(shí)現(xiàn)可調(diào)控。Ni可以提高材料的放電容量；Co能減少陽(yáng)離子混排情況的發(fā)生，有效穩(wěn)定材料的結(jié)構(gòu)；Mn既能提高材料的安全性和穩(wěn)定性，又能降低材料的成本。目前在電動(dòng)汽車(chē)上廣泛使用的是Ni、Co、Mn比例分別為1∶1∶1或5∶2∶3的（簡(jiǎn)稱(chēng)NCM111及NCM523材料）體系。高鎳NCM622材料（Ni、Co、Mn比例為6∶2∶2）是目前三元材料研究的熱點(diǎn)之一。與已批量使用的NCM111材料相比，NCM622材料的比容量要高出10%以上。NCM622材料的應(yīng)用有望將動(dòng)力鋰電池的能量密度提升至200Wh/kg。為此，少數(shù)國(guó)內(nèi)外領(lǐng)先的正極材料公司重點(diǎn)投入NCM622材料的開(kāi)發(fā)。國(guó)內(nèi)如北京當(dāng)升材料科技股份有限公司，在已有三元材料的基礎(chǔ)上，順利攻克了NCM622材料安全性能、循環(huán)性能、低溫性能等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。產(chǎn)品的放電比容量、倍率性能、高低溫充放電性能和常溫循環(huán)壽命優(yōu)異，綜合性能處于國(guó)際領(lǐng)先水平。北汽等國(guó)內(nèi)知名車(chē)企已開(kāi)始量產(chǎn)以NCM622為正極材料的純電動(dòng)汽車(chē)。

 

 

 

3.2鎳鈷鋁酸鋰三元材料（NCA材料）

 

 

 

鎳鈷鋁酸鋰三元材料（典型分子式為L(zhǎng)iNi0.8Co0.15Al0.05O2，簡(jiǎn)稱(chēng)NCA）綜合了LiNiO2和LiCoO2的優(yōu)點(diǎn)，不僅可逆比容量高，材料成本較低，同時(shí)摻鋁（Al）后增強(qiáng)了材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性，進(jìn)而提高了材料的循環(huán)穩(wěn)定性。NCA材料也是目前研究最熱門(mén)的三元材料之一。

 

 

 

NCA材料具有優(yōu)異的性能，應(yīng)用領(lǐng)域也由最早的電動(dòng)工具擴(kuò)展為電動(dòng)汽車(chē)，如AESC為日產(chǎn)（Leaf）、Panasonic為美國(guó)Tesla、PEVE為豐田（Pruisα）等車(chē)型供應(yīng)的動(dòng)力鋰電池，其正極材料全部或部分為NCA材料。

 

 

 

2013年，美國(guó)Tesla正是由于動(dòng)力鋰電池正極材料使用了NCA材料，使汽車(chē)?yán)m(xù)航里程大幅提升，一舉成為世界電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域最耀眼的新星。據(jù)報(bào)道，TeslaModelS的電池模塊總?cè)萘扛哌_(dá)85kWh，使用了約7600顆3.1Ah的18650電池。其單體電池的能量密度為252Wh/kg，電池模塊的能量密度超過(guò)150Wh/kg，遠(yuǎn)高于當(dāng)前行業(yè)80～120Wh/kg的平均水平。NCA材料的一些性能指標(biāo)雖然表現(xiàn)優(yōu)秀，但是材料的制備難度高。這類(lèi)材料的開(kāi)發(fā)和使用在日韓的先進(jìn)公司中已經(jīng)成熟并進(jìn)入大規(guī)模量產(chǎn)階段。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)公司如當(dāng)升科技、湖南杉杉新材料有限公司、深圳天驕科技開(kāi)發(fā)有限公司等已完成相關(guān)技術(shù)的初步探索，進(jìn)行了中試和小批量試產(chǎn)。但由于多種因素的影響，NCA材料未在國(guó)內(nèi)形成批量生產(chǎn)及銷(xiāo)售，尚有一些技術(shù)問(wèn)題要解決?？梢灶A(yù)見(jiàn)，隨著電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)的興起，NCA材料的需求會(huì)大幅新增。國(guó)內(nèi)公司需借此機(jī)會(huì)，加大投入，提前進(jìn)行NCA材料國(guó)產(chǎn)化開(kāi)發(fā)工作。

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