鋰離子電池正極材料分類及作用

來源：存能電氣  日期：2019-07-31 14:51  瀏覽量：次

　　鋰離子電池正極材料分類及作用。正極材料一直是鋰離子電池核心，它的選擇直接決定了電池性能的高低。正極材料的選擇主要是，可逆脫鋰和嵌鋰的過渡金屬氧化物，是鋰離子電池的重要成分之一。由于正極材料對電池性能影響較大，所以很多研究者們致力于研發出性能更高的正極材料。

　　鋰離子電池正極材料分類

　　第一類：鋰鎳氧化物

　　鋰鎳氧化物主要代表為鎳酸鋰，產品特性和鎳鈷氧化物類似，但是價格來說會比鎳鈷氧化物價格低，因其能量密度大，可以達到274mAh/g，是比較理想的搞能量密度的鋰離子電池正極材料，但是其安全性能太差，不夠問題，而且循環次數比較低，因此目前使用鎳酸鋰作為鋰離子電池正極材料的廠商不多。

　　第二類：鋰鈷氧化物

　　鋰鈷氧化物主要代表為鈷酸鋰，產品因價格高，產品其單體能量密度可以達到274mAh/g，但是其系統能量密度只能達到138mAh/g，其中有五高，高能量密度，高價格，高功率，高商業化程度，高循環壽命，不足也很明顯，價格過高，在中國鈷鹽嚴重缺乏的地理位置，鈷鹽都需要進口。

　　第三類：鋰鈦氧化物

　　鋰鈦氧化物典型的代表就是鈦酸鋰，這個產品主要由珠海銀隆占據主導地位，其優勢就是快充，這個優勢可以將其劣勢忽略，那就是能量密度小，跑一段時間就需要充電，可以進行快充也相對比較方便，另外一個優勢是安全，第三個優勢是循環次數可以達到2萬次，但是其價格很高，這樣單次循環的價格就可以拉低。

　　第四類：鎳鈷多元氧化物

　　這種就是我們常說的多元氧化物，目前最為常見的有鎳鈷錳酸鋰和鎳鈷鋁酸鋰，其中鎳鈷錳酸鋰又分為鎳鈷錳酸鋰111，鎳鈷錳酸鋰523，鎳鈷錳酸鋰622，鎳鈷錳酸鋰811，但是鎳鈷鋁酸鋰卻見得不多，大多都是松下公司提供給美國公司特斯拉進行使用，其中鎳鈷鋁酸鋰的比例為0.8比0.15比0.05。

　　第五類：鋰錳氧化物

　　鋰錳氧化物主要代表為錳酸鋰，高錳酸鋰，資源在我國境內比較豐富，而且產品目前也是研究的熱點，其中LiMn2O4有著其較高的能量密度，但是穩定性卻大大降低，尤其是在高溫條件下，LiMn2O4不穩定，但是其主要優勢比較明顯，產品無污染，安全性能良好。

　　第六類：鋰鐵磷氧化物

　　鋰鐵磷氧化物的主要代表為磷酸鐵鋰，使用最多的公司就是BYD，其產品各方性能均衡，能量密度135mAh/g，無毒無污染，循環次數不低于2000次，適宜溫度也可以在零下20度和50度的高溫下都對鋰離子電池正極材料影響不大，而且在作為乘用車的動力能源時，安全性能屬于高級別等級。

　　鋰離子電池正極候選材料按結構主要可分為以下三類：（1）層狀結構的LiMO2（M=Co、Ni、Mn）正極材料；（2）尖晶石結構的LiMn2O4正極材料；（3）橄欖石結構的LiFePO4正極材料。

　　鋰離子正極材料的作用

　　正極材料在鋰離子電池化學體系中起著至關重要的作用。正極材料是決定鋰離子電池性能的關鍵材料之一，也是目前商業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。

　　每種正極材料都有其理論能量密度，選擇了一種正極材料，就選擇了電芯能量密度的上限。正極材料的用量設計和加工制作過程中的振實密度也對電芯成品的能量密度產生影響。

　　鋰離子電池正極材料要在全電池中發揮最優良的性能，需要在材料組成優化的前提下，進一步優化材料的晶體結構、顆粒結構與形貌、顆粒表面化學、材料堆積密度和壓實密度等物理化學性質，同時還需要嚴防工藝過程引入微量金屬雜質。當然，穩定、高質量的大規模生產是材料在電池制造中性能穩定的重要的保障。

　　當前動力電池市場上，主流的鋰電池正極材料只剩下錳酸鋰，磷酸鐵鋰和三元鋰三種。它們各有所長，又有自己的缺點。隨著市場的發展，技術的進步，新材料的誕生，升級和淘汰仍然在進行中。