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锂离子电池正极材料有哪些类别?

锂离子电池正极材料有哪些类别?

动力电池(锂离子电池)是新能源汽车的心脏,一般而言,动力电池的成本占新能源汽车的40%左右。正极材料则是动力电池的核心,其在动力电池中的成本也高达40%左右。

正极材料的选择直接决定了电池性能的高低。由于正极材料对电池性能影响较大,所以很多研究者们致力于研发出性能更高的正极材料,例如镍酸锂、钴酸锂、钛酸锂等等。

1、锂镍氧化物。锂镍氧化物主要代表为镍酸锂,产品特性和镍钴氧化物类似,但价格比镍钴氧化物价格低,因其能量密度大,可以达到274mAh/g,是比较理想的高能量密度的锂离子电池正极材料,但是其安全性能太差,而且循环次数比较低,因此目前使用镍酸锂作为锂离子电池正极材料的厂商不多。

2、锂钴氧化物。锂钴氧化物主要代表为钴酸锂,具有五高的特点,即高能量密度,高价格,高功率,高商业化程度,高循环寿命,不足也很明显,我国钴盐严重缺乏,钴盐需要进口。

3、锂钛氧化物。锂钛氧化物典型的代表是钛酸锂,这个领域珠海银隆占据主导地位,钛酸锂的优势是快充,劣势是能量密度小,跑一段时间就需要充电。另外一个优势是安全,第三个优势是循环次数可以达到2万次。

4、镍钴多元氧化物。这是我们常说的多元氧化物,目前最为常见的有镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂,其中镍钴锰酸锂又分为镍钴锰酸锂111,镍钴锰酸锂523,镍钴锰酸锂622,镍钴锰酸锂811,但是镍钴铝酸锂没那么普及,该技术路线大多由松下提供给特斯拉进行使用,其中镍钴铝酸锂的比例为0.8比0.15比0.05。

5、锂锰氧化物。锂锰氧化物主要代表为锰酸锂,高锰酸锂,资源在我国境内比较丰富,而且产品目前也是研究的热点,其中LiMn2O4有着其较高的能量密度,但是稳定性却大大降低,尤其是在高温条件下,LiMn2O4不稳定,但是其主要优势比较明显,产品无污染,安全性能良好。

6、锂铁磷氧化物。锂铁磷氧化物的主要代表为磷酸铁锂,其产品各方性能均衡,无毒无污染,循环次数不低于2000次,在作为乘用车的动力能源时,安全性能属于高级别等级。

此外,锂离子电池正极候选材料按结构主要可分为三类:(1)层状结构的LiMO2(M=Co、Ni、Mn)正极材料;(2)尖晶石结构的LiMn2O4正极材料;(3)橄榄石结构的LiFePO4正极材料。

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