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鋰離子電池正極材料的現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢

來源:存能電氣  日期:2019-07-26 14:17  瀏覽量:

  鋰離子電池正極材料的現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢。正極材料是鋰電池中最為關(guān)鍵的原材料,由于正極材料在鋰離子電池中占有較大比例,因此它決定了電池的安全性能,其成本也直接決定電池成本的高低。應(yīng)該說是鋰離子電池正極材料的發(fā)展引領(lǐng)了鋰離子電池的發(fā)展。

鋰離子電池正極材料.jpg

  鋰離子電池正極材料的現(xiàn)狀

  目前,鋰離子正極材料的性能和價格等是制約其進(jìn)一步向高能量、長壽命和低成本發(fā)展的瓶頸,發(fā)展高能鋰離子的關(guān)鍵技術(shù)之一是正極材料的開發(fā)。理論上具有層狀結(jié)構(gòu)和尖晶石結(jié)構(gòu)的材料,都能做鋰離子電池正極材料。

  目前正在使用和開發(fā)的鋰電池正極材料中,以過渡金屬氧化物所表現(xiàn)出的性能最佳,主要有:層狀鹽結(jié)構(gòu)的鈷酸鋰、鎳鈷酸鋰、鎳錳酸鋰和鎳錳鈷酸鋰三元材料,尖晶石型的錳酸鋰,橄欖石型的磷酸鐵鋰等鋰錳氧化物。中國目前正極材料主要包括鈷酸鋰、三元材料、錳酸鋰和磷酸鐵鋰。

  鈷酸鋰依然是國內(nèi)小型鋰電領(lǐng)域正極材料的主力,三元材料和錳酸鋰主要在小型鋰電中應(yīng)用,在電動自行車和電動工具中也有部分使用;磷酸鐵鋰目前主要使用在電動工具盒電動汽車領(lǐng)域。

  在鋰離子電池產(chǎn)品組成成分中,正極材料占據(jù)著最重要的地位,正極材料的好壞,直接決定了最終鋰離子電池產(chǎn)品的性能指標(biāo)。而正極材料在電池成本中所占比例高達(dá)40%左右。鋰離子電池正極材料已成為制約我國高性能鋰離子電池發(fā)展的瓶頸。另外,在正極材料研究方面所取得的進(jìn)展,也展示出鋰離子電池正極材料發(fā)展的廣闊前景。

  鋰電池生產(chǎn)廠家對正極材料的要求

  1、電池反應(yīng)應(yīng)該具有較大的吉布斯自由能,以保證可以提供高的電池電壓;

  2、放電過程中吉布斯自由能變化要小,以保證輸出電壓接近為常數(shù);

  3、正及材料應(yīng)有低的氧化電位,即相對于金屬鋰有較高的電壓;

  4、盡可能輕,但有能儲存大量鋰,以保證具有較大容量;

  5、具有良好的電子導(dǎo)電性;

  6、在全部操作電壓內(nèi)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,保證有較長的循環(huán)壽命;

  7、材料便宜低毒。

  鋰離子電池正極材料的未來發(fā)展趨勢

  鋰電池是新能源汽車的核心零部件之一,鋰電池正極材料對其安全性、循環(huán)壽命等性能影響巨大,對新能源和新能源汽車等戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)迅速崛起至關(guān)重要。根據(jù)鋰電池實(shí)際的應(yīng)用領(lǐng)域來強(qiáng)化不同的性能要求,靈活性很強(qiáng),多元材料被眾多鋰電和材料專家認(rèn)定為未來主要的車用動力鋰離子電池正極材料。

  磷酸鐵鋰相對其他鋰離子電池密度較小,但是它成本低,安全性高,電池壽命較長。從循環(huán)壽命和未來成本的降低空間看,磷酸鐵鋰是比較有潛力的儲能電池正極材料。

  簡言之,新能源汽車給鋰電及正極材料市場帶來了蓬勃發(fā)展,中國由于兼具生產(chǎn)和銷售地的雙重地緣優(yōu)勢,給中國鋰電產(chǎn)業(yè)鏈條帶來了前所未有的機(jī)遇。由于對續(xù)航里程的追求,動力鋰電的能量密度的要求不斷提升,多元材料成為國內(nèi)外鋰電技術(shù)主流發(fā)展趨勢。

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