锂離子電池正極材料有哪些？

TIME: 2019-10-24 锂電池百科

锂離子電池正極材料主要有锂鎳氧化物，锂钴氧化物，锂钛氧化物，鎳钴多元氧化物，锂鐵磷氧化物，锂錳氧化物這六大種類，每種都各自的優缺點，具體如下：

锂钛氧化物

锂钛氧化物典型的代表就是钛酸锂，這個産品主要由珠海銀隆占據主導地位，其優勢就是快充，這個優勢可以將其劣勢忽略，那就是能量密度小，跑一段時間就需要充電，可以進行快充也相對比較方便，另外一個優勢是安全，第三個優勢是循環次數可以達到2萬次，但是其價格很高，這樣單次循環的價格就可以拉低。

锂鎳氧化物

锂鎳氧化物主要代表为镍酸锂，产品特性和镍钴氧化物类似，但是价格来说会比镍钴氧化物价格低，因其能量密度大，可以达到274mAh/g，是比较理想的搞能量密度的锂離子電池正极材料，但是其安全性能太差，不够问题，而且循环次数比较低，因此目前使用镍酸锂作为锂離子電池正极材料的厂商不多。

锂錳氧化物

锂錳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。

锂钴氧化物

锂钴氧化物主要代表爲钴酸锂，産品因價格高，産品其單體能量密度可以達到274mAh/g，但是其系統能量密度只能達到138mAh/g，其中有五高，高能量密度，高價格，高功率，高商業化程度，高循環壽命，不足也很明顯，價格過高，在中國钴鹽嚴重缺乏的地理位置，钴鹽都需要進口。

鎳钴多元氧化物

這種就是我們常說的多元氧化物，目前最爲常見的有鎳钴錳酸锂和鎳钴鋁酸锂，其中鎳钴錳酸锂又分爲鎳钴錳酸锂111，鎳钴錳酸锂523，鎳钴錳酸锂622，鎳钴錳酸锂811，但是鎳钴鋁酸锂卻見得不多，大多都是松下公司提供給美國公司特斯拉進行使用，其中鎳钴鋁酸锂的比例爲0.8比0.15比0.05。

锂鐵磷氧化物

锂鐵磷氧化物的主要代表为磷酸铁锂，使用最多的公司就是BYD，其产品各方性能均衡，能量密度135mAh/g，无毒无污染，循环次数不低于2000次，适宜温度也可以在零下20度和50度的高温下都对锂離子電池正极材料影响不大，而且在作为乘用车的动力能源时，安全性能属于高级别等级。

锂離子電池正極候選材料按結構主要可分爲以下三類：（1）層狀結構的LiMO2（M=Co、Ni、Mn）正極材料；（2）尖晶石結構的LiMn2O4正極材料；（3）橄榄石結構的LiFePO4正極材料。

嵌锂化合物正極材料的是锂離子的貯存庫。爲了獲得輸出電壓較高的锂離子電池，作爲電池正極的材料應具備以下條件：

（1）相對锂的電極電位高，正極材料組成不隨電位變化，離子電導率和電子電導率高，有利于降低電池內阻；

（2）锂離子嵌入一脫嵌可逆性好，伴隨反應的體積變化小，锂離子擴散速度快，以便獲得良好的循環特性和天電流特征；

（3）與有機電解質和粘結劑接觸性良好，熱穩定性好，有利于延長電池壽命和提高安全性能；

（4）资源丰富，价格低廉，在空气中稳定、无毒等。目前，锂離子電池正极材料主要有层状的LiCoO2、LiNiO2，尖晶石型LiMn2O4，橄榄石型的LiFePO4以及三元复合材料LiMnxNiyCo1-x-yO2等。

正极材料是锂離子電池发展的关键。

目前广泛应用的锂離子電池正极材料是钻酸锂（LiCoO2），但由于钻酸锂中的Co在自然界中的储量小，价格比较昂贵，有一定的毒性，而且在充电的过程中，钻酸锂由于金属锂的脱嵌部分变成CoO2，Co4+氧化性极强，容易引起燃烧、爆炸等安全事故。所以对发展大功率，大容量，需要多个单体电池串并联的动力电池来说，采用钻酸锂存在巨大的安全隐患。

LiNiO2曾經被寄予希望，至今未有較大突破，雖然具有較高的容量，但在制備上存在較大困難，難以合成純相的物質，而且存在一定的安全問題。

LiMn2O4雖然價格便宜，安全性能好，但是其理論容量不高，循環壽命、熱穩定性和高溫性能較差。所以這些材料至今爲止仍難以替代鑽酸锂。

1997年，A.K.Padhi等首次报道磷酸铁锂（LiFePO4）能可逆的嵌入和脱嵌锂离子，可充当锂離子電池正极材料，引起了人们的广泛关注。

磷酸铁锂原料来源广泛、价格便宜、无毒、对环境友好、理论比容量高（约170mAh.g-1），与其它锂離子電池相比具有相对适中的工作电压（3.4V，相对Li+/Li），不仅兼顾了LiCoO2、LiNiO2和LiMn2O4材料的优点，而且热稳定好、安全性能优越、循环性能突出，被认为是标志着“锂離子電池一个新时代的到来”，特别是成为锂离子动力电池正极材料的首选材料。

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