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锂电池正极都是什么材料?

时间:2024-06-11   访问量:1020

锂电池正极是什么材料,我们可以把这个问题分为两个方面,一种是常见的锂电池正极材料,一种是不常见的锂电池正极材料,一种是不常见的锂电池正极材料

常见的锂电池正极材料有四种

1:锰酸锂

锰酸锂中有两种,一种为锰酸锂正极材料,另外一种为高锰酸锂正极材料,其元素完全一样,通常我们都会使用改性的锰酸锂也就是高锰酸锂为正极材料,产品为尖晶石型,层状型已经很少被看到.

高锰酸锂制作的主要成为为碳酸锂和EMD,看起主要成分就可以知道,高锰酸锂对环境比较友好,而且安全性能比较高,但是却循环性能不够优异,如果循环性能增加到2000次左右,能量密度相应会降低到100mAh/g.所以这个度需要锂电池工程师那边进行定制要求.

2:钴酸锂

钴酸锂正极材料是一种锂钴氧化物,是一种灰黑色的粉末,通常的时候用在3C电子产品中比较常见,因为其有很高的压实密度,达到4g/立方米,而且相对来说合成非常简单,顾很多企业在选择正极材料中选择钴酸锂.

钴酸锂作为正极材料的时候有三种不同的状态,分别为:层状结构,尖晶石结构,岩盐相结构,其能量密度在实验状态下可以达到270mAh/g.但是实际能量密度仅仅只能达到140mAh/g,而且目前钴的资源有限,价格比较昂贵.

3:磷酸铁锂

磷酸铁锂是一种锂铁氧化物,有时候我们喜欢称之为铁锂正极材料,是一种正交晶系橄榄石结构,这种结构的比容量真实值和理论值基本一致,在170mAh/g.

磷酸铁锂正极材料的主要使用者为比亚迪公司,因为磷酸铁锂的循环次数可以达到2000次,基本上制作成为的电池,每天充一次,一年充电360次,可以用接近7年时间,是目前比较完美的正极材料之一,而且磷酸铁锂正极材料还有一个好处就是对环境友好,无毒无害.

4:三元材料

三元材料分为两种,其结构几乎一致,这里就只拿一种出来作为案例,镍钴锰酸锂正极材料,这种三元材料有了钴酸锂的优势,镍酸锂的优势,锰酸锂的优势,将三者优势都集为一身,但也是整体的稳定性有所降低.

三元材料最稳定的比例为镍钴锰的比例为1:1:1,这种架构是最稳定的,也可以写成NCM111;其实三元结构以NCM523较为稳定,NCM622不够稳定,NCM811相对比较活跃,目前在三元正极材料的研发上,日本和韩国暂时领先,国内的正极材料厂商在不断追赶,预计在2020年,国内的正极材料与国外的正极材料能量密度,安全性能等等技术参数都可能赶超.

不常见的锂电池正极材料有两种

1:镍酸锂

镍酸锂

说到镍酸锂,就不得不说钴酸锂,因为两者的机构是一致的,所以其理论值在270mAh/g,但是她的实际容量值却比钴酸锂的实际容量值高出70mAh/g,工作电压也可以达到4.2伏,是比较理想的锂电池正极材料,但是确在工业化过程中,其严苛的制备条件,导致了镍酸锂的成本增加厉害,而且制备的产品质量参差不齐,所以很少有企业愿意在镍酸锂上进行投资.

镍酸锂的优势非常明显,实际的单体能量密度大,环境友好,自放电低,相比价格也适中,是目前比较完美的正极材料之一,但是因为其致命的缺点,导致大批量生产瓶颈,另外还有热稳定性差,温度超过200℃的时候,镍酸锂就容易分解.这个也是生产带来一定的不确定性.

2:钛酸锂

钛酸锂正极材料,这种正极材料比较特殊,不仅仅可以作为正极材料,而且同时还可以作为负极材料,因为其实一种"零张力"正极材料,这样也让她在循环损失占比极低,循环寿命夸张的延长,最新的数据显示,钛酸锂的循环寿命可以达到2万次以上,加入将钛酸锂正极材料利到小车中,每天冲有一次电的频率,钛酸锂电池可以使用55年之久,这么好的正极材料为什么没有大批量的生产呢?

其主要原因在于,钛酸锂能量密度低,充电次数频繁,理论的比容量为175mAh/g,实际的比容量为160mAh/g,另外的原因是制作称的钛酸锂电池会发生热膨胀问题,另外还会发生长时间使用透气问题.使得其市场前景有限,所以目前做钛酸锂正极材料的公司相对比较少,不是主流.



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