锂离子电池正极材料分类及作用

来源：存能电气  日期：2019-07-31 14:51  浏览量：次

　　锂离子电池正极材料分类及作用。正极材料一直是锂离子电池核心，它的选择直接决定了电池性能的高低。正极材料的选择主要是，可逆脱锂和嵌锂的过渡金属氧化物，是锂离子电池的重要成分之一。由于正极材料对电池性能影响较大，所以很多研究者们致力于研发出性能更高的正极材料。

　　锂离子电池正极材料分类

　　第一类：锂镍氧化物

　　锂镍氧化物主要代表为镍酸锂，产品特性和镍钴氧化物类似，但是价格来说会比镍钴氧化物价格低，因其能量密度大，可以达到274mAh/g，是比较理想的搞能量密度的锂离子电池正极材料，但是其安全性能太差，不够问题，而且循环次数比较低，因此目前使用镍酸锂作为锂离子电池正极材料的厂商不多。

　　第二类：锂钴氧化物

　　锂钴氧化物主要代表为钴酸锂，产品因价格高，产品其单体能量密度可以达到274mAh/g，但是其系统能量密度只能达到138mAh/g，其中有五高，高能量密度，高价格，高功率，高商业化程度，高循环寿命，不足也很明显，价格过高，在中国钴盐严重缺乏的地理位置，钴盐都需要进口。

　　第三类：锂钛氧化物

　　锂钛氧化物典型的代表就是钛酸锂，这个产品主要由珠海银隆占据主导地位，其优势就是快充，这个优势可以将其劣势忽略，那就是能量密度小，跑一段时间就需要充电，可以进行快充也相对比较方便，另外一个优势是安全，第三个优势是循环次数可以达到2万次，但是其价格很高，这样单次循环的价格就可以拉低。

　　第四类：镍钴多元氧化物

　　这种就是我们常说的多元氧化物，目前最为常见的有镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂，其中镍钴锰酸锂又分为镍钴锰酸锂111，镍钴锰酸锂523，镍钴锰酸锂622，镍钴锰酸锂811，但是镍钴铝酸锂却见得不多，大多都是松下公司提供给美国公司特斯拉进行使用，其中镍钴铝酸锂的比例为0.8比0.15比0.05。

　　第五类：锂锰氧化物

　　锂锰氧化物主要代表为锰酸锂，高锰酸锂，资源在我国境内比较丰富，而且产品目前也是研究的热点，其中LiMn2O4有着其较高的能量密度，但是稳定性却大大降低，尤其是在高温条件下，LiMn2O4不稳定，但是其主要优势比较明显，产品无污染，安全性能良好。

　　第六类：锂铁磷氧化物

　　锂铁磷氧化物的主要代表为磷酸铁锂，使用最多的公司就是BYD，其产品各方性能均衡，能量密度135mAh/g，无毒无污染，循环次数不低于2000次，适宜温度也可以在零下20度和50度的高温下都对锂离子电池正极材料影响不大，而且在作为乘用车的动力能源时，安全性能属于高级别等级。

　　锂离子电池正极候选材料按结构主要可分为以下三类：（1）层状结构的LiMO2（M=Co、Ni、Mn）正极材料；（2）尖晶石结构的LiMn2O4正极材料；（3）橄榄石结构的LiFePO4正极材料。

　　锂离子正极材料的作用

　　正极材料在锂离子电池化学体系中起着至关重要的作用。正极材料是决定锂离子电池性能的关键材料之一，也是目前商业化锂离子电池中主要的锂离子来源，其性能和价袼对锂离子电池的影响较大。

　　每种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。

　　锂离子电池正极材料要在全电池中发挥最优良的性能，需要在材料组成优化的前提下，进一步优化材料的晶体结构、颗粒结构与形貌、颗粒表面化学、材料堆积密度和压实密度等物理化学性质，同时还需要严防工艺过程引入微量金属杂质。当然，稳定、高质量的大规模生产是材料在电池制造中性能稳定的重要的保障。

　　当前动力电池市场上，主流的锂电池正极材料只剩下锰酸锂，磷酸铁锂和三元锂三种。它们各有所长，又有自己的缺点。随着市场的发展，技术的进步，新材料的诞生，升级和淘汰仍然在进行中。