正极材料对铁锂电池性能有什么影响

来源：存能电气  日期：2019-05-14 09:28  浏览量：次

　　正极材料对铁锂电池性能有什么影响？铁锂电池正极材料的热稳定温度越高，说明材料的氧化能力越弱，材料越安全。目前已经市场化的锂电池正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料等产品。锂电池正极材料具有广阔的市场，前景十分乐观。

　　正极材料对铁锂电池性能有什么影响？

　　①电芯能量密度

　　每种正极材料都有其理论能量密度，选择了一种正极材料，就选择了电芯能量密度的上限。正极材料的用量设计和加工制作过程中的振实密度也对电芯成品的能量密度产生影响。

　　②电芯功率密度

　　不同的正极材料种类，决定了电池充放电功率的大体范围。材料的一些细节，作为辅助因素，也会对功率特性造成影响。比如，正极材料的晶体结构稳定性，颗粒尺寸，掺杂原子，碳包覆工艺，材料的制备方法等。以上因素最终都是通过影响正极材料容纳锂离子的能力和脱嵌嵌入通道的通畅性来影响锂电池的功率密度。

　　③电芯循环寿命

　　影响电芯循环寿命的因素很多，与正极材料相关的，主要有正极材料活性物质在循环使用中的损耗，以及充放电过程中，材料结构的崩坏引发的正极容纳锂离子能力的衰减。而正极材料中的杂质成分，比如单质铁和三价铁，都会与电解液相互作用，产生不良副反应，或者造成内部微短路。

　　锂电池正极材料有哪些？

　　●钴酸锂(LCO)：适合小型电池，实际容量不高

　　钴酸锂是第一代商业化正极材料，在几十年的发展中逐渐改性和提高，可以认为是最成熟的铁锂电池正极材料。钴酸锂具有放电平台高、比容量较高、循环性能好、合成工艺简单等优点。但该材料含钴较多，成本较高。

　　目前在3C电子电池中，大多数仍使用钴酸锂而并非比容量更高的三元材料，原因是钴酸锂材料的压实密度大于三元材料，即单位体积内能容纳的钴酸锂量更多。在更为重视体积密度的小型电池中，钴酸锂占有着一席之地。

　　●磷酸铁锂(LFP):能量密度低，安全性突出

　　磷酸铁锂电池是目前广受关注的正极材料之一，理论比容量为170mAh/g,实际比容量可达150mAh/g以上。其主要特点是成本低廉，安全性非常好，循环寿命高，这些特点使得磷酸铁锂材料迅速成为研究热点，磷酸铁锂电池也在电动汽车领域有了广泛的应用。

　　●三元材料(NCM、NCA)

　　三元材料是与钴酸锂结构极为相似的锂镍钴锰氧化物(LiNixCoyMn1-x-y02)的俗称，这种材料在比能量、循环性、安全性和成本方面可以进行均衡和调控。

　　镍钴锰三种元素的不同配置将为材料带来不同的性能：镍含量增加将增加材料的容量，但会使循环性能变差;钴的存在可使材料结构更加稳定，但含量过高会使容量降低;锰的存在可以降低成本并改善安全性能，但含量过高则会破坏材料的层状结构，因此找到三种材料的比例关系以达到综合性能最优化，是三元锂电池材料研发的重点。

　　正极材料对锂电有多重要?

　　锂离电池主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液等构成，正极材料在锂电池的总成本中占据较高的比例，并且正极材料的性能直接影响了锂电池的各项性能指标，所以锂电正极材料在锂电池中的作用不言而喻。

　　一般来说，在锂离子电池产品组成成分中，正极材料占据着最重要的地位，正极材料的好坏，直接决定了最终铁锂电池电池产品的性能指标。而正极材料在电池成本中所占比例高达40%左右。锂离子电池正极材料已成为制约我国高性能锂离子电池发展的瓶颈。另外，在正极材料研究方面所取得的进展，也展示出锂离子电池正极材料发展的广阔前景。

　　未来，磷酸铁锂电池将成为正极材料的首选。因而对于锂电池正极材料的研究是提高电池电化学性能的一个很重要的方面！