三元锂电池正极材料的发展解析
来源：宝鄂实业
2019-11-17 22:18
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锂钴氧化物、锂铁磷酸盐、锂锰氧化物和三元锂电池正极材料的开发。负极材料是决定锂离子电池性能的关键材料之一，也是目前商用锂离子电池中锂离子的主要来源。它的性能和价格对锂离子电池有很大的影响。目前成功开发应用的正极材料主要有锂钴氧化物、锂铁磷酸盐、锂锰氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴铝酸盐等三元材料。
锂钴氧化物、锂铁磷酸盐、锂锰氧化物和三元锂电池正极材料的发展
锂电池正极材料。JPG
1. 钴酸锂负极材料的开发
锂钴氧化物具有生产工艺简单、电化学性能稳定等优点，首次实现了产业化。由于其放电电压高、充放电电压稳定、比能高等优点，在消费电子锂电池领域的大量应用中处于领先地位，在消费电子市场占有非常大的市场份额。随着消费电子产品的发展，其销量也迅速增长。
然而,钴酸锂成本高,可怜的环保,低具体产能利用率较低,循环性能和安全性能不佳,与充电电压的提高,钴酸锂材料会逐渐出现不可逆相变界面结构,表下降,安全性能、稳定性限制了其实际应用。
为了提高锂钴氧化物在高压充放电过程中的稳定性，研究人员通常通过微量掺杂各种元素来修饰锂钴氧化物材料。因此，随着技术的进步，多金属锂复合氧化物被开发出来，并逐渐取代钴酸锂成为小锂电池的负极材料。
2. 磷酸铁锂负极材料的开发
磷酸锂具有良好的电化学性能和低电阻。其主要优点是额定电流大，循环寿命长;良好的热稳定性，增强安全性和耐虐待性。如果长时间保持高压，磷酸锂比其他锂离子系统更能抵抗所有充电条件，承受的压力也更小。
我国许多锂电池制造商倾向于使用磷酸铁锂材料，磷酸铁锂被认为是最有前途的锂电池正极材料。但在常温下，磷酸铁锂电导率低，材料需求量大，理论容量还没有达到一定的高度。同时，磷酸铁锂生产技术要求高，难以保证量产的稳定性。
从理论的角度来看,可以应用于锂离子电池的材料,但大量使用目前市场上,不同生产锂离子电池阴极材料的价格,安全,和结构是不同的,并且是最理想的材料之一的锂电池,磷酸铁锂不仅是满足人的需要使用锂电池,并且不会污染环境。
3.锰酸锂负极材料的开发
与钴酸锂、镍酸锂等锂电池正极材料相比，锰酸锂具有更好的抗过充性和安全性，锰原料丰富，无毒，市场价格低廉。因此，它是具有良好发展前景的材料之一。
锰酸锂作为锂电池的负极材料，具有锰材料丰富、安全性能高、价格低廉、制备工艺简单等优点。缺点是理论容量低，随着时间的延长会逐渐溶解在电解液中，即与电解液相容性差。如果锂电池是在深层充电和放电，材料会发生晶格变化，导致电池容量迅速下降。
锰酸锂具有能量密度低、循环性能差等缺点。表面改性和掺杂可以有效地改变其电化学性能，表面改性可以有效地抑制锰的溶解和电解液的分解。掺杂能有效抑制充放电效果。认为表面改性与掺杂相结合可以进一步改善金属材料的电化学性能
