鋰電池(chi)(chi)正(zheng)極(ji)是(shi)什么(me)材(cai)料(liao),我們可(ke)以把這個問題分(fen)為兩個方面,一種是(shi)常見的鋰電池(chi)(chi)正(zheng)極(ji)材(cai)料(liao),一種是(shi)不常見的鋰電池(chi)(chi)正(zheng)極(ji)材(cai)料(liao),一種是(shi)不常見的鋰電池(chi)(chi)正(zheng)極(ji)材(cai)料(liao)
常見的鋰電池正極材料有四種
1:錳酸鋰
錳酸鋰中有兩種(zhong),一種(zhong)為錳酸鋰正(zheng)極材料,另外(wai)一種(zhong)為高(gao)(gao)錳酸鋰正(zheng)極材料,其元素完(wan)全一樣,通常我們都會使(shi)用改(gai)性(xing)的錳酸鋰也就是高(gao)(gao)錳酸鋰為正(zheng)極材料,產品為尖晶石(shi)型,層狀型已經(jing)很少被看到.
高錳酸鋰(li)制(zhi)作的主要(yao)成為為碳酸鋰(li)和EMD,看起(qi)主要(yao)成分(fen)就可以(yi)(yi)知道,高錳酸鋰(li)對環(huan)境比(bi)較友好,而且安全性(xing)能比(bi)較高,但是卻循(xun)環(huan)性(xing)能不(bu)夠(gou)優異(yi),如(ru)果循(xun)環(huan)性(xing)能增加(jia)到2000次左右,能量密(mi)度相應會降低到100mAh/g.所以(yi)(yi)這個度需要(yao)鋰(li)電(dian)池工程師那邊進行(xing)定制(zhi)要(yao)求.
2:鈷酸鋰
鈷(gu)酸鋰(li)正極材(cai)料(liao)(liao)是(shi)一種(zhong)鋰(li)鈷(gu)氧化物,是(shi)一種(zhong)灰黑(hei)色(se)的粉末(mo),通常的時候用在3C電子產品中比較常見,因為其有很高的壓實密(mi)度,達到4g/立方米,而且相(xiang)對來說合成非常簡單,顧很多(duo)企業在選(xuan)擇正極材(cai)料(liao)(liao)中選(xuan)擇鈷(gu)酸鋰(li).
鈷酸鋰作為正極(ji)材料的時候有(you)三種(zhong)不同(tong)的狀(zhuang)態,分別為:層狀(zhuang)結(jie)構(gou)(gou),尖晶石結(jie)構(gou)(gou),巖鹽相結(jie)構(gou)(gou),其能(neng)量(liang)密度在實驗狀(zhuang)態下可以達到270mAh/g.但是實際能(neng)量(liang)密度僅僅只(zhi)能(neng)達到140mAh/g,而且目前(qian)鈷的資源有(you)限(xian),價格比(bi)較昂(ang)貴.
3:磷酸鐵鋰
磷酸鐵鋰(li)是一種(zhong)鋰(li)鐵氧(yang)化物,有時候我們喜歡稱之(zhi)為鐵鋰(li)正(zheng)極材料(liao),是一種(zhong)正(zheng)交晶系橄欖石結(jie)構,這種(zhong)結(jie)構的比容(rong)量真實值和理論值基本一致,在170mAh/g.
磷酸鐵鋰正極(ji)(ji)材料的主(zhu)要使用(yong)者為(wei)比(bi)(bi)亞迪公(gong)司(si),因為(wei)磷酸鐵鋰的循環次(ci)數可(ke)以達到2000次(ci),基本上制作成為(wei)的電池,每(mei)天充一次(ci),一年充電360次(ci),可(ke)以用(yong)接近7年時間,是目前(qian)比(bi)(bi)較完(wan)美的正極(ji)(ji)材料之一,而且磷酸鐵鋰正極(ji)(ji)材料還有一個好(hao)處就是對環境(jing)友好(hao),無毒無害.
4:三元材料
三元材(cai)(cai)料(liao)分為(wei)兩種(zhong)(zhong),其結構幾乎(hu)一致,這(zhe)里(li)就(jiu)只拿(na)一種(zhong)(zhong)出來作(zuo)為(wei)案例,鎳(nie)鈷錳(meng)酸(suan)鋰(li)正極材(cai)(cai)料(liao),這(zhe)種(zhong)(zhong)三元材(cai)(cai)料(liao)集合了(le)鈷酸(suan)鋰(li)的(de)優勢(shi),鎳(nie)酸(suan)鋰(li)的(de)優勢(shi),錳(meng)酸(suan)鋰(li)的(de)優勢(shi),將三者優勢(shi)都集為(wei)一身,但也是整體的(de)穩定性有所降低.
三(san)元(yuan)材(cai)料(liao)(liao)最(zui)穩定(ding)的(de)比(bi)例(li)為(wei)鎳鈷錳的(de)比(bi)例(li)為(wei)1:1:1,這種(zhong)架構是最(zui)穩定(ding)的(de),也可以寫(xie)成NCM111;其(qi)實三(san)元(yuan)結構以NCM523較(jiao)為(wei)穩定(ding),NCM622不夠穩定(ding),NCM811相對比(bi)較(jiao)活(huo)躍,目(mu)前在三(san)元(yuan)正極材(cai)料(liao)(liao)的(de)研發上,日本和韓國(guo)暫時領先(xian),國(guo)內的(de)正極材(cai)料(liao)(liao)廠商在不斷追(zhui)趕(gan),預計在2020年,國(guo)內的(de)正極材(cai)料(liao)(liao)與國(guo)外的(de)正極材(cai)料(liao)(liao)能量密度,安全性能等等技術(shu)參數都可能趕(gan)超.
不常見的鋰電池正極材料有兩種
1:鎳酸鋰
說(shuo)到鎳(nie)酸(suan)(suan)鋰,就不(bu)得不(bu)說(shuo)鈷酸(suan)(suan)鋰,因為兩者的(de)(de)(de)機構是一致的(de)(de)(de),所(suo)以(yi)其(qi)(qi)理(li)論值在270mAh/g,但是她的(de)(de)(de)實(shi)(shi)際(ji)容(rong)量(liang)(liang)值卻比鈷酸(suan)(suan)鋰的(de)(de)(de)實(shi)(shi)際(ji)容(rong)量(liang)(liang)值高出(chu)70mAh/g,工作(zuo)電壓也可以(yi)達到4.2伏,是比較理(li)想(xiang)的(de)(de)(de)鋰電池正極材料,但是確在工業化(hua)過程中,其(qi)(qi)嚴苛的(de)(de)(de)制備條件,導致了鎳(nie)酸(suan)(suan)鋰的(de)(de)(de)成本增加厲害,而且制備的(de)(de)(de)產品質量(liang)(liang)參差不(bu)齊,所(suo)以(yi)很少有(you)企業愿(yuan)意(yi)在鎳(nie)酸(suan)(suan)鋰上進行投資.
鎳(nie)酸鋰的(de)優(you)勢(shi)非常明顯,實際的(de)單體能量密度大,環(huan)境(jing)友好,自(zi)放(fang)電低(di),相比價(jia)格(ge)也適中(zhong),是(shi)目前比較(jiao)完美的(de)正極(ji)材料之一,但是(shi)因(yin)為其致命的(de)缺(que)點,導致大批量生產(chan)瓶頸(jing),另(ling)外還有熱穩定(ding)性差,溫度超過200℃的(de)時候,鎳(nie)酸鋰就(jiu)容易分解.這(zhe)個也是(shi)生產(chan)帶來一定(ding)的(de)不確(que)定(ding)性.
2:鈦酸鋰
鈦酸(suan)(suan)鋰正(zheng)(zheng)極材(cai)料(liao),這種正(zheng)(zheng)極材(cai)料(liao)比(bi)較(jiao)特殊,不僅僅可以作為(wei)(wei)正(zheng)(zheng)極材(cai)料(liao),而(er)且(qie)同時還可以作為(wei)(wei)負極材(cai)料(liao),因為(wei)(wei)其實一種"零張(zhang)力"正(zheng)(zheng)極材(cai)料(liao),這樣(yang)也(ye)讓(rang)她在循環(huan)損失占(zhan)比(bi)極低,循環(huan)壽(shou)命夸(kua)張(zhang)的(de)延長(chang),最新的(de)數(shu)據顯示(shi),鈦酸(suan)(suan)鋰的(de)循環(huan)壽(shou)命可以達到2萬次(ci)以上(shang),加入將(jiang)鈦酸(suan)(suan)鋰正(zheng)(zheng)極材(cai)料(liao)利到小車中,每天沖有一次(ci)電的(de)頻率,鈦酸(suan)(suan)鋰電池可以使用55年之久,這么(me)好的(de)正(zheng)(zheng)極材(cai)料(liao)為(wei)(wei)什么(me)沒(mei)有大(da)批量的(de)生產呢(ni)?
其主(zhu)要原(yuan)因在于,鈦酸(suan)鋰(li)能量密度低,充電(dian)次(ci)數頻繁(fan),理論的比容量為175mAh/g,實際的比容量為160mAh/g,另(ling)外(wai)的原(yuan)因是制作稱的鈦酸(suan)鋰(li)電(dian)池會(hui)發生熱膨(peng)脹問題,另(ling)外(wai)還會(hui)發生長時(shi)間使用透氣問題.使得其市(shi)場前(qian)景有限(xian),所以目(mu)前(qian)做鈦酸(suan)鋰(li)正極材(cai)料的公司相對比較少,不是主(zhu)流.
