鋰電池正極材料有哪些,鋰電池四大材料
鋰電池正極材料一般會(huì )有鋰鈷氧化物、鋰鎳氧化物、鋰錳氧化物、錳鎳鈷復合氧化物、鋰釩氧化物、鋰鐵氧化物等,電池使用不一樣的材料就會(huì )變成不一樣的類(lèi)型的電池,我們今天詳細來(lái)看安鋰電池正極材料有哪些,鋰電池四大材料吧。
一、鋰電池正極材料
1.鋰鐵氧化物
用化學(xué)方程式表示的鋰鐵氧化物也可以稱(chēng)為:LiFePO。由于人們對LiFePO4導電機理的認識不斷提高,不斷出現各種改善LiFePO4導電性能的方法,使得LiFePO4的實(shí)際應用成為可能。塔克雷認為,LiFePO4的發(fā)現標志著(zhù)“鋰離子電池一個(gè)新紀元的到來(lái)”。
2.鋰釩氧化物。
釩屬多價(jià)金屬,與鋰形成多種氧化物,主要有層狀LiVO2,LixV2O4,Li1+xV3O8,尖晶石LiV2O4,反尖晶石LiVMO4(M=Ni,Co)。
3.是錳鎳-鈷復合氧化物
疊層型錳鎳-鈷復合氧化物正極材料結合了LiCoO2,LiNiO2,LiMnO2三種疊層材料的優(yōu)點(diǎn),通過(guò)引入Mn,不僅能降低材料成本,而且能不斷提高材料的安全性。與之相比,LiMnxNiyCo1-x-yO2充放電平臺略高于LiCoO2,適合于現有各種鋰離子電池應用產(chǎn)品。
4.鋰錳氧化物
鋰錳礦主要有層狀的LiMnO2和尖晶石型LiMn2O4兩種。二氧化二鋁屬正交晶系,具有巖鹽結構,氧原子分布為扭曲型四方密堆結構,其空間點(diǎn)群為Pmnm,理論比容量達286mAh/g,充放電范圍在2.5~4.3V之間,是一種有發(fā)展前途的正極材料。
5.氧化鋰鎳。
LiNiO2是一種立方巖鹽結構,與LiCoO2相同,但是它的價(jià)格比LiCoO2低。理論容量為276mAh/g,實(shí)際比容為140~180mAh/g,工作電壓范圍為2.5V~4.2V,不受過(guò)充、過(guò)放電限制,高溫穩定性好,自放電率低,無(wú)污染,是繼LiCoO2之后又一新的層狀化合物。
6.氧化鋰鈷。
鋰-鈷氧化物是現階段商業(yè)化鋰離子電池中應用最廣泛最成功的正極材料。它具有良好的可逆性、放電容量、充放電效率和電壓穩定性。
二、四大材料,鋰電池。
1.正極物質(zhì)。
鋰電正極材料市場(chǎng)18650主要以鈷酸鋰、三元材料、錳酸鋰、磷酸鐵鋰等產(chǎn)品占據。在中國的鋰電池正極材料中,鈷酸鋰占49%,三元材料占22%,錳酸鋰占16%,磷酸鐵鋰占6%,其它材料占7%?,F在市面上的正極材料都是鈷酸鋰。動(dòng)力電池和超大容量電源領(lǐng)域的兩個(gè)主流技術(shù)方向是錳酸鋰+三元材料和磷酸鐵鋰。
現在國內正級材料廠(chǎng)商有200多家,十大廠(chǎng)商占據了70%以上的市場(chǎng)份額,小廠(chǎng)商眾多,競爭激烈;三元電池與磷酸鐵鋰相比,具有更高的能量密度和更長(cháng)的壽命。三元材料的市場(chǎng)預期將在未來(lái)一段時(shí)間內成為動(dòng)力電池的主流材料,但短期面臨著(zhù)安全性評估的考驗,推廣需要一個(gè)過(guò)程。
2.是負極材料。
世界范圍內,鋰電負極材料的產(chǎn)能主要集中在中日兩國,并呈現出明顯的區域集中和企業(yè)集中兩大趨勢。
國內鋰電池負極材料技術(shù)成熟,碳素材料品種繁多,成本比例在5%-10%之間。目前負極材料的主要研究方向有:石墨化碳素材料、無(wú)定型碳素材料、氮化物材料、硅基材料、錫基材料及新型合金等?,F在的負極材料主要是碳素材料,占鋰電池成本的比重較小,在國內基本實(shí)現了工業(yè)化。負極材料產(chǎn)業(yè)高度集中,中國和日本在區域上均為世界主要生產(chǎn)國。
3.電解液。
其中以六氟磷酸鋰為主要原料,約占成本的50%。
作為驅動(dòng)鋰離子流動(dòng)的載體,電解液對電池的比容量、工作溫度范圍、循環(huán)效率和安全性能等都至關(guān)重要,是鋰離子電池獲得高電壓、高比能量的保證,對鋰電池的安全運行起著(zhù)重要作用。電解質(zhì)在電解液成本中所占比例最大,也是技術(shù)壁壘最高的環(huán)節。
六氟磷酸鋰由于其獨特的性能而成為目前最廣泛的電解液。放眼全球,以往鋰電池電解液一直是日韓廠(chǎng)商的天下,但隨著(zhù)中國技術(shù)進(jìn)步和國內需求增長(cháng),特別是六氟磷酸鋰國產(chǎn)化后,電解液產(chǎn)能不斷向中國轉移。
4.隔膜。
膜片的制造是最難的,也是最有利潤的。鋰電池的作用主要是防止正負極短路,同時(shí)為離子在充放電過(guò)程中的輸送提供電通道?,F在通常采用聚丙烯、聚乙烯單層微孔薄膜,或兩者復合制成多層微孔薄膜隔膜。今后的發(fā)展方向是薄薄的,安全的。膜片的成本構成僅次于正極材料,占20-30%,膜片的性能決定著(zhù)電池的界面結構、內阻等,直接影響著(zhù)電池的容量、循環(huán)周期和安全性。由于下游新能源汽車(chē)動(dòng)力電池需求上升,全球鋰離子電池隔膜行業(yè)發(fā)展迅猛。但是國內的隔膜主要集中在低端的干隔膜產(chǎn)品領(lǐng)域,批量生產(chǎn)的隔膜不均勻,穩定性差,在質(zhì)量上難以有效地應用于動(dòng)力鋰電池,目前國內鋰電池隔膜還處于進(jìn)口替代階段。