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锂电池的几种主要正极材料

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锂电池正极材料主要有钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、钒的氧化物

和三元材料等。锂电池的性能主要取决于所用电池内部材料的结构和性能。这些

电池内部材料包括正极材料、负极材料、电解液、隔膜和导电材料等。其中正、负极

材料的选择和质量直接决定锂电池的性能与价格。因此廉价、高性能的正、负极材

料的研究一直是锂电池行业发展的重点。负极材料一般选用碳材料,目前的发展

比较成熟。而正极材料的开发已经成为制约锂电池性能进一步提高、价格进一步

降低的重要因素。

 

在目前的商业化生产的锂电池中,正极材料的成本大约占整个电池成本的

40%左右,正极材料价格的降低直接决定着锂电池价格的降低。对锂动力电池尤

其如此。比如一块手机用的小型锂电池大约只需要

5 克左右的正极材料,而驱动

一辆电动汽车用的锂动力电池可能需要高达

500 千克的正极材料。衡量锂电池正

极材料的好坏,大致可以从以下几个方面进行评估:

 

1)正极材料应有较高的氧化还原电位,从而使电池有较高的输出电压; 

2)锂离子能够在正极材料中大量的可逆地嵌入和脱嵌,以使电池有高的容

量;

 

3)在锂离子嵌入/脱嵌过程中,正极材料的结构应尽可能不发生变化或小发

生变化,以保证电池良好的循环性能;

 

4)正极的氧化还原电位在锂离子的嵌入/脱嵌过程中变化应尽可能小,使电

池的电压不会发生显著变化,以保证电池平稳地充电和放电;

 

5)正极材料应有较高的电导率,能使电池大电流地充电和放电; 

6)正极不与电解质等发生化学反应; 

7)锂离子在电极材料中应有较大的扩散系数,便于电池快速充电和放电; 

8)价格便宜,对环境无污染。 

锂电池正极材料一般都是锂的氧化物。研究得比较多的有钴酸锂,镍酸锂,锰酸