如何选择动力锂电池的正极材料及安全性分析

随着锂离子电动车在北京、上海、苏州、杭州等国内大中城市的热销，越来越多的电动车厂商
开始上马锂电池项目

,然而，选择什么样的锂电池成为他们面临的首要问题。虽然锂电池的

保护电路已经比较成熟，但对动力电池而言，要真正保证安全，正极材料的选择十分关键。

目前，在锂离子电池中使用量最多的正极材料有以下几种：钴酸锂（

LiCoO

2

），锰酸锂

（

LiMn

2

O

4

），镍钴锰酸锂（

LiCo

x

Ni

y

Mn

z

O

2

）以及磷酸铁锂（

LiFePO

4

）。究竟选择哪种正

极材料的锂电池？下文会做详细地分析。

测试锂离子电池的安全问题，过充（指充电电压超过其充电截止电压，对锂离子电池来说
一般可以将

10V/节定为过充电压）是一个很好的方法。谈到过充，我们应该首先了解一下

锂离子电池的充电原理（如图

1 所示）。锂离子电池的充电过程是 Li 从正极跑出来，通过

电解液游到负极并得到电子，嵌入到负极材料中，而放电的过程则相反。

衡量正极材料安全性主要考验：

A：容不容易在充电时形成枝晶。

锂离子电池的充电过程就是

Li 从正极跑出来，通过电解液游到负极被还原并嵌入到负极材

料中；放电的过程则相反，负极材料中的锂被氧化，通过电解液，嵌入正极材料。

基于循环性地考虑，钴酸锂（

LiCoO

2

）材料的实际使用容量只有其理论容量的二分之一，

即使用钴酸锂作为正极材料的锂离子电池在正常充电结束后（即充电至截止电压

4.2V 左

右），

LiCoO

2

正极材料中的

Li 将还有剩余。可用以下简式表示：LiCoO

2

→0.5Li Li

0.5

CoO

2

（正常充电结束）。此时如果充电电压继续升高，那么

LiCoO

2

正极材料中的剩余的

Li 将会

继续脱嵌，游向负极，而此时负极材料中能容纳

Li 的位置已被填满，Li 只能以金属的形式