市面上常见的锂电池正极材料有哪些呢？
来源：宝鄂实业
2019-10-20 12:18
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锂离子电池正负材料
一。正极材料
首先，让我们看看正极材料的选择，主要基于以下因素：
1）高氧化还原电位，使锂离子电池达到高输出电压。
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）化学反应过程中结构稳定性好，使锂离子电池具有较长的循环寿命；
4）导电率高，使锂离子电池具有良好的充放电比性能；
5）化学和热稳定性好，不易分解和受热，使锂离子电池具有良好的安全性；
6）价格低，锂离子电池成本低；
7）制造工艺相对简单，便于大规模生产；
8）对环境污染小，易于回收利用。
目前，锂离子电池的能量密度、充放电比、安全性等关键指标主要由正极材料控制。
基于这些因素，通过工程研究和市场调研，市场上常见的阴极材料如下表所示：
第一代商用锂离子电池是索尼于1990年推出市场的锂离子电池，随后被广泛应用于消费品中。随着手机、笔记本电脑和平板电脑的大规模普及，钴酸锂一度占据锂离子电池正极材料销售的最大比重。但其固有的缺点是质量低于容量（不等于能量密度），理论极限为274mah/g，考虑正结构的稳定性，只能达到理论值的50%，即137mah/g。由于钴元素在地球上的储量相对较低，钴酸锂的成本也较高，很难在动力电池领域得到广泛应用，因此钴酸锂正极材料将逐渐被其他材料替代。
由于铌酸锂具有稳定性、安全性、材料合成困难等缺点，其商业应用较少，在市场上也很少见到，因此本文不作讨论。
锰酸锂是锂离子电池的一个重要分支，主要应用于动力电池领域。例如，日产聆风纯电动汽车采用了日本AESC的锂离子锰酸盐电池，早期雪佛兰Volt也采用了韩国LG化学锂离子锰酸盐电池。锰酸锂的突出优点是成本低、低温性能好、比容量低、限制在148mah/g、高温性能差、循环寿命低。因此，锰酸锂的发展存在明显的瓶颈。近年来，改性锰酸锂的主要研究方向是通过掺杂其他元素，改变其缺点。
镍钴铝三元材料，严格来说，其实算是一种改性的镍酸锂(LiNiO2)材料，在其中掺杂了一定比例的钴和铝元素(占比较少)。商业化应用方面主要是日本的松下公司在做，其他锂离子电池公司基本没有研究这个材料。之所以拿来对比，是因为鼎鼎大名的Tesla，就是使用松下公司的18650镍钴铝三元电芯做电动汽车的动力电池系统，并且做到了接近500公里的续航里程，说明了这种正极材料，还是有其独特的价值。
以上仅仅是比较常见的锂离子电池正极材料，并不代表所有的技术路线。实际上，不管是高校和科研院所，还是企业，都在努力研究新型的锂离子电池正极材料，希望把能量密度和寿命等关键指标提升到更高的量级。当然，如果要在2020年达到250Wh/kg，甚至300Wh/kg的能量密度指标，现在商业化应用的正极材料都无法实现，那么正极材料就需要比较大的技术变革，如改变层状结构为尖晶石结构的固溶体类材料，以及有机化合物正极材料等，都是目前比较热门的研究方向。
