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什么是鋰電池正極材料?鋰離子電池正極材料特點

來源:存能電氣  日期:2019-09-09 09:02  瀏覽量:

  什么是鋰電池正極材料?鋰離子電池正極材料特點。鋰離子電池的能量密度、充放電倍率、安全性等一些關(guān)鍵指標(biāo),主要受制于正極材料。正極材料的每一次小小的進步,都能給鋰離子電池的性能帶來巨大的提升,當(dāng)然,也會給材料加工帶來一定的難度。

鋰離子電池正極材料.jpg

  什么是鋰電池正極材料?

  正極材料是決定鋰離子電池性能的關(guān)鍵材料之一,也是目前商業(yè)化鋰離子電池中主要的鋰離子來源,其性能和價袼對鋰離子電池的影響較大。目前研制成功并得到應(yīng)用的正極材料主要有鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元材料鎳鈷錳酸鋰(NCM)和鎳鈷鋁酸鋰(NCA)等。

  鋰離子電池正極材料主要有,鋰鈷氧化物、鋰鎳氧化物、鋰錳氧化物和聚陰離子正極材料系列。正極材料的安全性,能量密度和功率密度是當(dāng)前不同車型對鋰電池類型做出取舍的基本依據(jù)。在動力電池的構(gòu)成成本當(dāng)中,正極材料的成本超過40%,所以如何降低正極材料的成本成為關(guān)鍵。

  相比于鋰離子電池的其他原材料,正極材料的品種更加多樣化,生產(chǎn)工藝也更加復(fù)雜,品質(zhì)失效的風(fēng)險也就更大,因而對其質(zhì)量管理的要求也就更高。

  鋰離子電池正極材料特點

  鋰離子電池正極材料是含有鋰的過度金屬氧化物,屬于一類功能陶瓷材料。對于用于鋰離子電池的材料來說,鋰離子必須能夠在晶體中自由的擴散,晶體結(jié)構(gòu)決定了鋰離子的移動維數(shù)。

  鋰離子電池正極材料的主要特點:

  1、鈷酸鋰

  鈷酸鋰由于具有生產(chǎn)工藝簡單和電化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)勢,所以最先實現(xiàn)商品化。同時由于鈷酸鋰具有工作電壓高、充放電電壓平穩(wěn),適合大電流充放電,比能量高、循環(huán)性能好等優(yōu)點,在需要小型充電電池的領(lǐng)域中具有重要應(yīng)用。

  鈷酸鋰電池正極材料的缺點是價格昂貴,實際比容量僅為其理論容量的274mAh/g的50%左右;鈷酸鋰的循環(huán)壽命已達到1000次,但仍有待于進一步提高;此外鈷酸鋰的抗過充電性能較差,在較高充電電壓下比容量迅速降低。

  2、三元材料

  近幾年來層狀嵌鋰多元過渡金屬復(fù)合型正極材料發(fā)展迅速,尤其是含有鈷鎳錳三種元素的新型過渡金屬嵌鋰氧化物復(fù)合材料。

  3、錳酸鋰

  與鈷酸鋰和鎳酸鋰相比,錳酸鋰電池具有安全性好、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(dǎo)致容量衰減過快。錳酸鋰在中國市場的使用還主要定位在小型電池領(lǐng)域,無法應(yīng)用于高端領(lǐng)域,更不能完全取代鈷酸鋰材料在小型鋰電的地位。

  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。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。

  以上就是鋰離子電池正極材料的介紹,我國在鋰離子電池正極材料的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面具有得天獨厚的優(yōu)勢,擁有完善的產(chǎn)業(yè)鏈和可持續(xù)發(fā)展的良好勢頭:Ni、Mn礦產(chǎn)資源豐富,有色金屬冶煉工藝成熟,正極及其前驅(qū)體產(chǎn)業(yè)品種齊全,電池及其市場應(yīng)用規(guī)模大、范圍廣,電池回收正在積極布局。

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