锂电池正极材料发展历程及其性能要求 当前位置: 网站首页 > 新闻资讯 > 行业新闻

锂离子电池的主要部件有正极、负极、电解液、隔膜等,锂离子能量的存储和释放是以电极材料的氧化还原反应形式实现的,正极活性物质是锂离电池最为关键的核心材料。


在锂离子电池正极材料的研究方面,美国学者“锂电池之父”GOODENOUGH教授作出了巨大贡献:1980年在英国牛津大学就职期间发现了钴酸锂(LiCoO2,简称LCO)可用作锂电正极,次年他在LCO专利中提及镍酸锂(LiNiO2,也称 LNO)作为正极材料的可型性;1983年,首次尝试将锰酸锂(LiMn2O4,简称LMO)作为正极材料用于锂离子电池; 1997年,他又开发出橄榄石结构正极材料——磷酸铁锂(LiFePO4,简称LFP)。


此外,为了解决镍酸锂性能不稳定问题,加拿大的DAHN教授和日本小槻勉教授进行了大量的掺杂改性研究;1997年,日本户田公司率先申请了最早的镍钴铝酸锂(LiNi1-x-yCoxAlyO2,简称NCA)专利;1999年,新加坡大学的刘昭林、余爱水等人在镍钴酸锂基础上引入Mn改性,最早报导了镍钴锰酸锂(LiNi1-x-yCoxMnyO2,即三元材料、NCM)。


经过近三十年的快速发展,基于上述科学家的研究成果,钴酸锂、锰酸锂、镍钴酸锂(LiNi1-xCoxO2,也称NC)、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂等正极材料陆续产业化,并被拓展用于众多领域。


随着新能源汽车对高能量密度正极材 料的需求,目前镍钴锰酸锂三元材料已经成为最重要、占比最大的正极材料。近20年来,国产的正极材料已走出国门,部分产品处于世界领先地位,涌现了当升科技、天津巴莫、湖南瑞翔、盟固利等先进电池材料公司。


正极是电池的核心部件,其优劣直接影响电池性能。般而言对正极活性物质有如下要求:


1、允许大量 Li+嵌入脱出(比容量大)


2、具有较高的氧化还原电位(电压高)


3、嵌入脱出可逆性好,结构变化小(循环寿命长)


4、锂离子扩散系数和电子导电性高(低温、倍率特性好)


5、化学、热稳定性高,与电解液相容性好(安全性好)


6、资源丰富,环境友好,价格便宜(成本低、环保)


般而言,正极材料的关键性能指标有:化学成分、晶体结构、粒度分布、振实密度、比表面积、pH值、首次放电比容量、首次充放电效率、循环寿命等。

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