我国锂电池正极材料发展现状解析
来源：宝鄂实业
2019-10-20 21:46
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我国锂电池正极材料发展现状分析
所谓锂离子电池，是指由两种化合物组成的二次电池，分别以锂离子为正极和负极可逆地嵌入和去除锂离子。人们把这种机制独特的锂离子电池称为“摇椅电池”，俗称“锂电池”。
自锂离子电池大规模商业化以来，以其优异的性能不断抢占二次电池高端市场。但长期以来，世界锂离子电池市场基本上由日本主导。近年来，中韩两国都在努力追赶对方。目前，世界锂离子电池市场呈现出中日韩三方对抗的格局。锂离子电池的发展呈现出多方向同步发展的态势。
锂离子电池的原材料主要包括正负极材料、电解液、电极基板、隔离膜和槽材。其中，正极材料是锂离子电池中最关键的原材料。由于正极材料在锂离子电池中占有很大的比重，决定了电池的安全性能和能否大规模生产。同时，由于正极材料约占电池成本的40%，其成本也直接决定了电池成本。应该说，锂离子电池正极材料的发展带动了锂离子电池的发展。
在目前使用和开发的锂电池负极材料中，过渡金属氧化物的性能最好，主要包括：钴酸锂、钴酸锂、锰酸锂、锰酸锂三元层状盐结构、尖晶石型锰酸锂等。橄榄石型磷酸铁锂和其他锂锰氧化物。目前我国的阴极材料主要有钴酸锂、三元材料、锰酸锂和磷酸铁锂。钴酸锂仍是我国小型锂电池的主要正极材料。三元材料和锰酸锂主要用于小型锂电池，以及电动自行车和电动工具。目前，磷酸铁锂主要用于电动工具箱和电动汽车领域。几种常用阴极材料的主要特点如下：
一。钴酸锂
钴酸锂具有生产工艺简单、电化学性能稳定等优点，是第一个商业化的钴酸锂。同时，钴酸锂具有工作电压高、充放电电压稳定、适用于大电流充放电、比能量高、循环性能好等优点，在小型充电电池领域有着重要的应用。钴酸锂负极材料的缺点是价格高，实际比容量仅为理论容量274mah/g的50%左右；钴酸锂的循环寿命已达到1000倍，但仍需进一步提高；此外，钴酸锂的抗过充性能差。在高充电电压下，比容量迅速下降。目前，我国钴酸锂主要是一种中等粒径10-12微米的产品。各大锂电池正极材料企业也纷纷推出中粒径15-18微米的产品。预计钴酸锂将向高压、高安全方向发展。
2.三元材料
近年来，层状锂嵌入多组分过渡金属复合正极材料发展迅速，尤其是含钴、镍、锰三种元素的新型过渡金属锂嵌入氧化物复合材料，可以表示为LimnxYyCO1-YO2（0＜x＜0.5，0＜y＜0.5）。一方面，由于钴酸锂价格高，另一方面，国际市场的需求也是三元材料的快速发展。一种推动力。随着越来越多的中国企业参与国际市场竞争，国际锂电池企业的材料选择也直接影响到国内企业的选择。该材料综合了锂钴、锂镍、锰酸锂三种材料的优点，形成了LiCoO2/LiNiO2/LiNiNO2三相共晶体系，综合性能优于任何单一的组合化合物，具有明显的三元协同作用。
3、锰酸锂
与钴酸锂和镍酸锂相比，锰酸锂具有安全性好、耐过充性好、原料锰的资源丰富、价格低廉及无毒性等优点，是很有发展前途的一种正极材料。层状锰酸锂用作锂离子电池正极材料的缺点是虽然容量很高，但在高温下不稳定，而且在充放电过程中易向尖晶石结构转变，导致容量衰减过快。
4、磷酸铁锂
随着动力电池的发展，国内厂家大多倾向于采用磷酸铁锂材料。它是一类新型的锂离子电池用正极材料。该类材料具有高的能量密度、低廉的价格、优异的安全性等特点，特别适用于动力电池。它的出现是锂离子电池材料的一项重大突破，现已成为各国竞相研究的热点。目前磷酸铁锂被认为是最有发展前途的动力电池正极材料。目前国内实现磷酸铁锂批量生产的企业有60多家，年产能3800吨。由于磷酸铁锂生产技术门槛很高，大多数生产厂商在批量生产时产品的稳定性难以保证。它的缺点是电阻率较大，电极材料利用率低。因此研究工作主要集中在解决其导电率问题上。此外磷酸铁锂的专利问题也是其产业过程中的一个需要解决的问题。
在动力电池领域，由于钴酸锂的安全问题和高昂的价格，使其一直在动力电池门外徘徊，始终没有完全进入动力电池领域。磷酸铁锂和一般锂电池虽然同属绿色环保电池，但是磷酸铁锂电池没有过热或爆炸等安全性顾虑，再加上其循环寿命是一般锂电池的4-5倍，高于一般锂电池8-10倍高放电功率（可瞬间产生大电流），加上同样能量密度下重量约较一般锂电池减轻30-50%，因此为汽车制造商所高度重视，发展前景广阔。但由于磷酸铁锂的一致性问题和专利问题，其在动力电池的应用还处在由科研到市场的导入期，还要经受大规模商业化的考验。
