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讲解锂离子电池的正极材料

2022-03-15   点击量:215

●钴酸锂(LCO):适合小型电池,实际容量不高


钴酸锂是第一代商业化正极材料,在几十年的发展中逐渐改性和提高,可以认为是最成熟的铁锂离子电池正极材料。钴酸锂具有放电平台高、比容量较高、循环性能好、合成工艺简单等优势。但该材料含钴较多,成本较高。


目前在3C电子电池中,大多数仍使用钴酸锂而并非比容量更高的三元材料,原由是钴酸锂材料的压实密度大于三元材料,即单位体积内能容纳的钴酸锂量更多。在更为重视体积密度的小型电池中,钴酸锂占有着一席之地。


●磷酸铁锂(LFP):能量密度低,安全性突出


磷酸铁锂离子电池是目前广受关注的正极材料之一,理论比容量为170mAh/g,实际比容量可达150mAh/g以上。其重要特点是成本低廉,安全性非常好,循环寿命高,这些特点使得磷酸铁锂材料迅速成为研究热点,磷酸铁锂离子电池也在电动汽车范畴有了广泛的使用。


●三元材料(NCM、NCA)


三元材料是与钴酸锂结构极为相近的锂镍钴锰氧化物(LiNixCoyMn1-x-y02)的俗称,这种材料在比能量、循环性、安全性和成本方面可以进行均衡和调控。


镍钴锰三种元素的不同配置将为材料带来不同的性能:镍含量新增将新增材料的容量,但会使循环性能变差;钴的存在可使材料结构更加稳定,但含量过高会使容量降低;锰的存在可以降低成本并改善安全性能,但含量过高则会破坏材料的层状结构,因此找到三种材料的比例关系以达到综合性能最优化,是三元锂离子电池材料研发的重点。


正极材料对锂电有多紧要?


锂离电池重要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液等构成,正极材料在锂离子电池的总成本中占据较高的比例,并且正极材料的性能笔直影响了锂离子电池的各项性能指标,所以锂电正极材料在锂离子电池中的用途不言而喻。


一般来说,在锂离子电池产品组成成分中,正极材料占据着最紧要的地位,正极材料的好坏,笔直决定了最终铁锂离子电池电池产品的性能指标。而正极材料在电池成本中所占比例高达40%左右。锂离子电池正极材料已成为制约我国高性能锂离子电池发展的瓶颈。另外,在正极材料研究方面所取得的进展,也展示出锂离子电池正极材料发展的广阔前景。


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钜大特种电池工程研究院

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