鋰電池正極是什么材料,我們可以把這個問題分為兩個方面,一種是常見的鋰電池正極材料,一種是不常見的鋰電池正極材料,一種是不常見的鋰電池正極材料

常見的鋰電池正極材料有四種

1:錳酸鋰

錳酸鋰中有兩種,一種為錳酸鋰正極材料,另外一種為高錳酸鋰正極材料,其元素完全一樣,通常我們都會使用改性的錳酸鋰也就是高錳酸鋰為正極材料,產(chǎn)品為尖晶石型,層狀型已經(jīng)很少被看到.

高錳酸鋰制作的主要成為為碳酸鋰和EMD,看起主要成分就可以知道,高錳酸鋰對環(huán)境比較友好,而且安全性能比較高,但是卻循環(huán)性能不夠優(yōu)異,如果循環(huán)性能增加到2000次左右,能量密度相應(yīng)會降低到100mAh/g.所以這個度需要鋰電池工程師那邊進行定制要求.

2:鈷酸鋰

鈷酸鋰正極材料是一種鋰鈷氧化物,是一種灰黑色的粉末,通常的時候用在3C電子產(chǎn)品中比較常見,因為其有很高的壓實密度,達到4g/立方米,而且相對來說合成非常簡單,顧很多企業(yè)在選擇正極材料中選擇鈷酸鋰.

鈷酸鋰作為正極材料的時候有三種不同的狀態(tài),分別為:層狀結(jié)構(gòu),尖晶石結(jié)構(gòu),巖鹽相結(jié)構(gòu),其能量密度在實驗狀態(tài)下可以達到270mAh/g.但是實際能量密度僅僅只能達到140mAh/g,而且目前鈷的資源有限,價格比較昂貴.

3:磷酸鐵鋰

磷酸鐵鋰是一種鋰鐵氧化物,有時候我們喜歡稱之為鐵鋰正極材料,是一種正交晶系橄欖石結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)的比容量真實值和理論值基本一致,在170mAh/g.

磷酸鐵鋰正極材料的主要使用者為比亞迪公司,因為磷酸鐵鋰的循環(huán)次數(shù)可以達到2000次,基本上制作成為的電池,每天充一次,一年充電360次,可以用接近7年時間,是目前比較完美的正極材料之一,而且磷酸鐵鋰正極材料還有一個好處就是對環(huán)境友好,無毒無害.

4:三元材料

三元材料分為兩種,其結(jié)構(gòu)幾乎一致,這里就只拿一種出來作為案例,鎳鈷錳酸鋰正極材料,這種三元材料有了鈷酸鋰的優(yōu)勢,鎳酸鋰的優(yōu)勢,錳酸鋰的優(yōu)勢,將三者優(yōu)勢都集為一身,但也是整體的穩(wěn)定性有所降低.

三元材料最穩(wěn)定的比例為鎳鈷錳的比例為1:1:1,這種架構(gòu)是最穩(wěn)定的,也可以寫成NCM111;其實三元結(jié)構(gòu)以NCM523較為穩(wěn)定,NCM622不夠穩(wěn)定,NCM811相對比較活躍,目前在三元正極材料的研發(fā)上,日本和韓國暫時領(lǐng)先,國內(nèi)的正極材料廠商在不斷追趕,預(yù)計在2020年,國內(nèi)的正極材料與國外的正極材料能量密度,安全性能等等技術(shù)參數(shù)都可能趕超.

不常見的鋰電池正極材料有兩種

1:鎳酸鋰

鎳酸鋰

說到鎳酸鋰,就不得不說鈷酸鋰,因為兩者的機構(gòu)是一致的,所以其理論值在270mAh/g,但是她的實際容量值卻比鈷酸鋰的實際容量值高出70mAh/g,工作電壓也可以達到4.2伏,是比較理想的鋰電池正極材料,但是確在工業(yè)化過程中,其嚴(yán)苛的制備條件,導(dǎo)致了鎳酸鋰的成本增加厲害,而且制備的產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊,所以很少有企業(yè)愿意在鎳酸鋰上進行投資.

鎳酸鋰的優(yōu)勢非常明顯,實際的單體能量密度大,環(huán)境友好,自放電低,相比價格也適中,是目前比較完美的正極材料之一,但是因為其致命的缺點,導(dǎo)致大批量生產(chǎn)瓶頸,另外還有熱穩(wěn)定性差,溫度超過200℃的時候,鎳酸鋰就容易分解.這個也是生產(chǎn)帶來一定的不確定性.

2:鈦酸鋰

鈦酸鋰正極材料,這種正極材料比較特殊,不僅僅可以作為正極材料,而且同時還可以作為負極材料,因為其實一種"零張力"正極材料,這樣也讓她在循環(huán)損失占比極低,循環(huán)壽命夸張的延長,最新的數(shù)據(jù)顯示,鈦酸鋰的循環(huán)壽命可以達到2萬次以上,加入將鈦酸鋰正極材料利到小車中,每天沖有一次電的頻率,鈦酸鋰電池可以使用55年之久,這么好的正極材料為什么沒有大批量的生產(chǎn)呢?

其主要原因在于,鈦酸鋰能量密度低,充電次數(shù)頻繁,理論的比容量為175mAh/g,實際的比容量為160mAh/g,另外的原因是制作稱的鈦酸鋰電池會發(fā)生熱膨脹問題,另外還會發(fā)生長時間使用透氣問題.使得其市場前景有限,所以目前做鈦酸鋰正極材料的公司相對比較少,不是主流.