不同锂离子电池的正极材料都有哪些?
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2021-02-19 11:54 更新 水轮机 •  1067
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锂离子电池作为一种处于研究中的技术,种类还是有很多的,其中锂离子电池的正极材料也是划分种类的一大依据之一。 首先先说明锂离子电池正极需要具有的特性,首先最起码的要求:锂元素含量高,具有较高的氧化还原反应电位,使锂离子电池达到较高的输出电压。此外,正极材料最好有较高的堆积密度(这样能使得锂离子电池具有较高的能量密度),最好在化学反应过程中有较好的结构稳定性(这样锂离子电池能具有长循环寿命), 化学稳定性和热稳定性要好,不易分解和发热,这样锂离子电池可以具有较的安全性。最好,价格便宜,制造工艺相对简单,便于大规模生产,降低成本。

首先最早应用的一种正极材料就是钴酸锂,也叫作锂钴氧化物,优点在于电化学性能高、循环性能好、性能稳定以及充放电性能优良,而且制备比较容易(不过钴酸锂有毒),但是缺点在于寿命相对较短,热稳定性低和负载能力有限,其中最重要的缺点莫过于:地球上钴元素的储量比较低,也导致钴酸锂的成本偏高。

然后是锰酸锂,也叫锂锰氧化物,由于锰矿资源相对丰富,锰矿价格低廉,而且环境相容性好,所以锰酸锂成本低,其外锰酸锂的低温性能好,而且安全性比较好,不过相对应的缺点就是:高温性能差,容量较低,寿命较短。不过现在可以通过通过掺杂其他元素(比如镍,锰和/或铝),来改变其缺点。

然后是磷酸铁锂,这种材料的锂离子电池也被应用于电动汽车的电池,这种电池高温性能好,安全性好,寿命较长,循环性能好,但是能量密度较低,而且低温性能较差。

镍酸锂,也称为锂镍氧化物,其优点在于高温稳定性好、自放电率低、无过充电及过放电限制、无污染等,但是材料合成过于苛刻了,要在富氧气氛下合成,工艺条件控制要求较高且易生成非计量化合物,条件苛刻,制备困难,因此使用不多。

此外还有镍钴锰三元正极材料,是以镍盐、钴盐、锰盐为原料,使用镍钴锰酸锂或者镍钴铝酸锂的三元正极材料的锂离子电池,这种电池的性能很好,能量密度很高,非常适合用作电动汽车电池,以提高续航能力,不过相应的,高温性能和安全性一般,需要相应的防护设备。

此外还有一些其他的正极材料,例如锂钒氧化物等,这些材料可能应用时间较短或者使用还不是很多。

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2021-02-19 20:06 更新 侧卫 •  5759