锂电池正极材料有哪些?对电池性能有何影响

来源：维多利亚3308  日期：2019-04-11 10:58  浏览量：次

　　锂电池正极材料有哪些？对电池性能有何影响？锂电池正极材料的热稳定温度越高，说明材料的氧化能力越弱，材料越安全。目前已经市场化的锂电池正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料等产品。锂电池正极材料具有广阔的市场，前景十分乐观。

　　锂电池正极材料有哪些？

　　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、合成工艺简单等优点。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，原因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。其主要特点是成本低廉，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，磷酸铁锂电池也在电动汽车领域有了广泛的应用。

　　三元材料(NCM、NCA)

　　三元材料是与钴酸锂结构极为相似的锂镍钴锰氧化物(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：镍含量增加将增加材料的容量，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，是三元锂电池材料研发的重点。

　　锂电池正极材料的选择需要考虑哪些因素

　　1）具有较高的氧化还原反应电位，使锂电池达到较高的输出电压；

　　2）锂元素含量高，材料堆积密度高，使得锂离子电池具有较高的能量密度；

　　3）化学反应过程中的结构稳定性要好，使得锂电池具有长循环寿命；

　　4）电导率要高，使得锂离子电池具有良好的充放电倍率性能；

　　5）化学稳定性和热稳定性要好，不易分解和发热，使得锂离子电池具有良好的安全性；

　　6）价格便宜，使得锂离子电池的成本足够低；

　　7）制造工艺相对简单，便于大规模生产；

　　8）对环境的污染低，易于回收利用。

　　正极材料对锂电池性能的影响

　　①电芯能量密度

　　每种锂电池正极材料都有其理论能量密度，选择了一种正极材料，就选择了电芯能量密度的上限。正极材料的用量设计和加工制作过程中的振实密度也对电芯成品的能量密度产生影响。

　　②电芯功率密度

　　不同的正极材料种类，决定了锂电池充放电功率的大体范围。材料的一些细节，作为辅助因素，也会对功率特性造成影响。比如，正极材料的晶体结构稳定性，颗粒尺寸，掺杂原子，碳包覆工艺，材料的制备方法等。以上因素最终都是通过影响正极材料容纳锂离子的能力和脱嵌嵌入通道的通畅性来影响锂电池的功率密度。

　　③电芯循环寿命

　　影响电芯循环寿命的因素很多，与正极材料相关的，主要有正极材料活性物质在循环使用中的损耗，以及充放电过程中，材料结构的崩坏引发的正极容纳锂离子能力的衰减。而正极材料中的杂质成分，比如单质铁和三价铁，都会与电解液相互作用，产生不良副反应，或者造成内部微短路。

　　锂电池正极材料的未来发展趋势

　　近年来，中国新能源汽车发展迅猛，带动了对动力锂电池的旺盛需求，正极材料是锂电池中最为关键的原材料。在当前市场上，动力电池正极材料具有体系多元化、需求个性化和市场多变化三个特点。

　　随着新能源汽车行业以及储能行业的发展，预计未来锂电池正极材料行业在细分的磷酸铁锂以及三元材料方面将成为正极材料产业增长的主要驱动力，江门长优作为新能源汽车动力电池的正极材料供应商，拥有多年的资质且质检在行业有口皆碑，在新能源汽车的发展下，也将迎来更多的机遇和挑战。

　　以上就是锂电池正极材料的介绍，市场发展初期，新能源汽车百花齐放，对动力电池及材料的要求也各不相同。各锂电池厂家需对锂电池正极材料研发、技术、生产的标准不断完善。