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科普知識(shí)

鋰離子電池正極材料有哪些類(lèi)別?

稿件來(lái)源:電子工程世界 責(zé)任編輯:ICAC 發(fā)布時(shí)間:2021-05-18

   動(dòng)力電池(鋰離子電池)是新能源汽車(chē)的心臟,一般而言,動(dòng)力電池的成本占新能源汽車(chē)的40%左右。正極材料則是動(dòng)力電池的核心,其在動(dòng)力電池中的成本也高達(dá)40%左右。

  正極材料的選擇直接決定了電池性能的高低。由于正極材料對(duì)電池性能影響較大,所以很多研究者們致力于研發(fā)出性能更高的正極材料,例如鎳酸鋰、鈷酸鋰、鈦酸鋰等等。

  1、鋰鎳氧化物。鋰鎳氧化物主要代表為鎳酸鋰,產(chǎn)品特性和鎳鈷氧化物類(lèi)似,但價(jià)格比鎳鈷氧化物價(jià)格低,因其能量密度大,可以達(dá)到274mAh/g,是比較理想的高能量密度的鋰離子電池正極材料,但是其安全性能太差,而且循環(huán)次數(shù)比較低,因此目前使用鎳酸鋰作為鋰離子電池正極材料的廠(chǎng)商不多。

  2、鋰鈷氧化物。鋰鈷氧化物主要代表為鈷酸鋰,具有五高的特點(diǎn),即高能量密度,高價(jià)格,高功率,高商業(yè)化程度,高循環(huán)壽命,不足也很明顯,我國(guó)鈷鹽嚴(yán)重缺乏,鈷鹽需要進(jìn)口。

  3、鋰鈦氧化物。鋰鈦氧化物典型的代表是鈦酸鋰,這個(gè)領(lǐng)域珠海銀隆占據(jù)主導(dǎo)地位,鈦酸鋰的優(yōu)勢(shì)是快充,劣勢(shì)是能量密度小,跑一段時(shí)間就需要充電。另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)是安全,第三個(gè)優(yōu)勢(shì)是循環(huán)次數(shù)可以達(dá)到2萬(wàn)次。

  4、鎳鈷多元氧化物。這是我們常說(shuō)的多元氧化物,目前最為常見(jiàn)的有鎳鈷錳酸鋰和鎳鈷鋁酸鋰,其中鎳鈷錳酸鋰又分為鎳鈷錳酸鋰111,鎳鈷錳酸鋰523,鎳鈷錳酸鋰622,鎳鈷錳酸鋰811,但是鎳鈷鋁酸鋰沒(méi)那么普及,該技術(shù)路線(xiàn)大多由松下提供給特斯拉進(jìn)行使用,其中鎳鈷鋁酸鋰的比例為0.8比0.15比0.05。

  5、鋰錳氧化物。鋰錳氧化物主要代表為錳酸鋰,高錳酸鋰,資源在我國(guó)境內(nèi)比較豐富,而且產(chǎn)品目前也是研究的熱點(diǎn),其中LiMn2O4有著其較高的能量密度,但是穩(wěn)定性卻大大降低,尤其是在高溫條件下,LiMn2O4不穩(wěn)定,但是其主要優(yōu)勢(shì)比較明顯,產(chǎn)品無(wú)污染,安全性能良好。

  6、鋰鐵磷氧化物。鋰鐵磷氧化物的主要代表為磷酸鐵鋰,其產(chǎn)品各方性能均衡,無(wú)毒無(wú)污染,循環(huán)次數(shù)不低于2000次,在作為乘用車(chē)的動(dòng)力能源時(shí),安全性能屬于高級(jí)別等級(jí)。

  此外,鋰離子電池正極候選材料按結(jié)構(gòu)主要可分為三類(lèi):(1)層狀結(jié)構(gòu)的LiMO2(M=Co、Ni、Mn)正極材料;(2)尖晶石結(jié)構(gòu)的LiMn2O4正極材料;(3)橄欖石結(jié)構(gòu)的LiFePO4正極材料。

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