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(lái)源，其性能和價(jià)袼對鋰離子電池的影響較大。那目前市場(chǎng)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

目前應用最廣泛的鋰離子電池正極材料，具有開(kāi)路電壓高、比能量大、循環(huán)壽命長(cháng)等特點(diǎn);生產(chǎn)的鋰離子電池重要用于通訊數碼類(lèi)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(zhù)一席之地。

鈷酸鋰理論容量高，但實(shí)際容量卻只有理論的一半。原因是在充電過(guò)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)和晶型可以保持穩定。隨著(zhù)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)繼續充電，鈷將溶解在電解液中并產(chǎn)生氧氣，嚴重影響電池循環(huán)穩定性和安全性能，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、熱穩定性好、無(wú)污染，優(yōu)良的充放電循環(huán)性能。目前只有少數廠(chǎng)家掌握制備技術(shù);重要用于動(dòng)力鋰電池領(lǐng)域。由于導電性能較差，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，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用于電動(dòng)大巴車(chē)及少量乘用車(chē)中。

磷酸鐵是否近期將被淘汰?近期新能源汽車(chē)安全事故頻發(fā)，被認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(guò)對磷酸鐵鋰進(jìn)行改性提高其容量。目前已有學(xué)者通過(guò)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(guò)復合技術(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(wú)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;重要用于通訊數碼類(lèi)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(chǎng)上目前常用的鋰離子電池正極材料了，通過(guò)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)應該有所了解了。