鋰離子電池正極材料有哪些?

正極材料是決定鋰離子電池性能的關(guān)鍵材料之一，正極材料也是目前商業(yè)化鋰離子電池中主要的鋰離子來源，其性能和價(jià)袼對鋰離子電池的影響較大。那目前市場上鋰離子電池正極材料主要有哪些呢?

鋰離子電池正極材料有哪些？

1、鈷酸鋰

目前應(yīng)用最廣泛的鋰離子電池正極材料，具有開路電壓高、比能量大、循環(huán)壽命長等特點(diǎn);生產(chǎn)的鋰離子電池重要用于通訊數(shù)碼類電池領(lǐng)域。鈷價(jià)格昂貴，鈷酸鋰的毒性較大。目前技術(shù)上，容量已幾乎發(fā)揮到極限。受資源等制約，有被替代之勢。

鈷酸鋰仍是小型鋰電池的最佳選擇。目前在3C鋰電池中，大多數(shù)仍使用鈷酸鋰而并非比容量更高的三元材料，原因是鈷酸鋰材料的壓實(shí)密度大于三元材料，即單位體積內(nèi)能容納的鈷酸鋰量更多。在更為重視體積密度的小型電池中，鈷酸鋰占有著一席之地。

鈷酸鋰?yán)碚撊萘扛?，但?shí)際容量卻只有理論的一半。原因是在充電過程中鋰離子要從鈷酸鋰材料中脫出，但脫出量小于50%時(shí)，材料的形態(tài)和晶型可以保持穩(wěn)定。隨著鋰離子脫出量增大至50%時(shí)，鈷酸鋰材料將發(fā)生相變，如果此時(shí)繼續(xù)充電，鈷將溶解在電解液中并產(chǎn)生氧氣，嚴(yán)重影響電池循環(huán)穩(wěn)定性和安全性能，因此一般的鈷酸鋰充電截止電壓為4.2V。

2、磷酸鐵鋰

磷酸鐵鋰是目前廣受關(guān)注的最具潛力的鋰離子電池正極材料之一，理論容量相對較高，價(jià)格低、熱穩(wěn)定性好、無污染，優(yōu)良的充放電循環(huán)性能。目前只有少數(shù)廠家掌握制備技術(shù);重要用于動(dòng)力鋰電池領(lǐng)域。由于導(dǎo)電性能較差，需參雜其他材料，振實(shí)密度低，比容量相對較小，在小電池領(lǐng)域，同樣尺寸電池只有現(xiàn)有電池容量的一半不到。工藝極特殊，制造難度大。配套電解液研發(fā)稍落后。對工藝要求極嚴(yán)，因動(dòng)力鋰電池一般由多個(gè)電池串并后組成，故對單個(gè)電池的一致性要求極高。

磷酸鐵鋰的缺點(diǎn)也較為明顯，即能量密度低。原因有兩點(diǎn)：

一是磷酸鐵鋰材料的電壓僅有3.3V左右，低于其他正極材料，這使得磷酸鐵鋰電池儲存能量較低;二是磷酸鐵鋰導(dǎo)電性較差，需要納米化并進(jìn)行包覆才能獲得良好的電化學(xué)性能，這使得材料變得蓬松，壓實(shí)密度較低。兩者綜合作用，使得磷酸鐵鋰電池的能量密度低于鈷酸鋰和三元電池。因此磷酸鐵鋰電池主要應(yīng)用于電動(dòng)大巴車及少量乘用車中。

磷酸鐵是否近期將被淘汰?近期新能源汽車安全事故頻發(fā)，被認(rèn)為將很快被三元材料取代的磷酸鐵鋰再次進(jìn)入人們的視野，人們希望通過對磷酸鐵鋰進(jìn)行改性提高其容量。目前已有學(xué)者通過在磷酸鐵鋰中摻入Mn元素使其擁有更高的電壓和更高的能量密度，也有相關(guān)研究通過復(fù)合技術(shù)將磷酸鐵鋰與NCM三元材料進(jìn)行混合，在保持三元素電池較高能量密度的同時(shí)可以有效提升其安全性能。

3、鎳酸鋰：合成困難，目前量極少。

4、錳酸鋰：研究已相對成熟，成本低，無污染,制備容易,安全性能好，理論容量低、循環(huán)性能較差，受電池體積小型化趨勢的制約，重要用于動(dòng)力鋰電池、低成本電池領(lǐng)域。

5、鎳鈷錳酸鋰(三元)：電化學(xué)容量高、循環(huán)性能好、成本低、具有三元協(xié)同效應(yīng);重要用于通訊數(shù)碼類成本相對較低的鋰離子電池領(lǐng)域。目前生產(chǎn)工藝相對成熟。

以上就是市場上目前常用的鋰離子電池正極材料了，通過以上介紹相信大家對鋰離子電池正極材料有哪些及正極材料的優(yōu)缺點(diǎn)應(yīng)該有所了解了。