鉅大LARGE | 點擊量：403次 | 2023年04月25日
分析鋰電池正極材料的特點
鋰離子電池正極材料的重要特點：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。關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，晶體結構決定了鋰離子的移動維數。
目前正在使用和開發的鋰離子電池正極材料中，以過渡金屬氧化物所表現出的性能最佳，重要有：層狀鹽結構的鈷酸鋰、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。我國目前正極材料重要包括鈷酸鋰、三元材料、錳酸鋰和磷酸鐵鋰。鈷酸鋰依然是國內小型鋰電領域正極材料的主力，三元材料和錳酸鋰重要在小型鋰電中應用，在電動自行車和電動工具中也有部分使用;磷酸鐵鋰目前重要使用在電動工具盒電動汽車領域。
1、鈷酸鋰
鈷酸鋰由于具有生產工藝簡單和電化學性能穩定等優勢，所以最先實現商品化。同時由于鈷酸鋰具有工作電壓高、充放電電壓平穩，適合大電流充放電，比能量高、循環性能好等優點，在要小型充電電池的領域中具有重要應用。鈷酸鋰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。目前我國的鈷酸鋰重要是中粒徑為10-12微米的產品，各重要鋰電正極材料公司也紛紛推出了中粒徑在15-18微米的產品，預計鈷酸鋰會向高壓實和高安全性的方向發展。
2、三元材料
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
近幾年來層狀嵌鋰多元過渡金屬復合型正極材料發展迅速，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合材料。
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點，是很有發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，但在高溫下不穩定，而且在充放電過程中易向尖晶石結構轉變，導致容量衰減過快。錳酸鋰在我國市場的使用還重要定位在小型電池領域，無法應用于高端領域，更不能完全取代鈷酸鋰材料在小型鋰電的地位。經過多年的研究，錳酸鋰材料的性能得到了較大的改善，2007-2008年，國內已有多數公司已經開始穩定批量地使用錳酸鋰，錳酸鋰重要與鈷酸鋰摻混使用于低端的鋼殼電池上，或者單獨用于動力鋰電池。目前國內錳酸鋰公司包括大型的正極材料生產公司都在積極的開發高溫循環改善的錳酸鋰材料。
4、磷酸鐵鋰
隨著動力鋰電池的發展，國內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、優異的安全性等特點，特別適用于動力鋰電池。它的出現是鋰離子電池材料的一項重大突破，現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展前途的動力鋰電池正極材料。目前國內實現磷酸鐵鋰批量生產的公司有60多家，年產量3800噸。由于磷酸鐵鋰生產技術門檻很高，大多數生產廠商在批量生產時產品的穩定性難以保證。它的缺點是電阻率較大，電極材料利用率低。因此研究工作重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業過程中的一個要解決的問題。
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