鋰離子電池正極材料的性能直接影響著鋰離子電池的性能,其成本也直接決定電池成本高低。目前研制成功并得到應(yīng)用的正極材料主要有鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元材料鎳鈷錳酸鋰(NCM)和鎳鈷鋁酸鋰(NCA)等。
鋰離子電池對(duì)正極材料的基本要求:
第一,材料自身電位高,這樣才能與負(fù)極材料之間形成較大的電位差,帶來(lái)能量密度高的電芯設(shè)計(jì);同時(shí)帶電離子嵌入脫出對(duì)電極電位影響小,則充放電過(guò)程,不會(huì)有過(guò)大的電壓波動(dòng),不會(huì)給系統(tǒng)內(nèi)的其他電氣帶來(lái)不利影響。
第二,材料含鋰量高且鋰離子電池嵌入脫嵌可逆。這是高容量的前提。有些正極材料,理論容量很高,但是有一半的鋰離子,第一次嵌入以后就失去了活性。這樣的材料,是無(wú)法投入商用的。
第三,鋰離子擴(kuò)散系數(shù)大,鋰離子在材料內(nèi)部的移動(dòng)更迅速,嵌入和脫嵌的能力強(qiáng)。是影響電芯內(nèi)阻的因素,也是影響功率特性的因素。
第四,材料比表面積大,有大量的嵌鋰位置。表面積大,鋰離子的嵌入通道相對(duì)較短,則嵌入和脫嵌更容易。通道淺的同時(shí),嵌鋰位置還要充足。
第五,與電解液的相容性和熱穩(wěn)定性好,這點(diǎn)是出于安全性考慮。
第六,材料易得,且加工性能好。成本低,材料容易加工成電極,且電極結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,是鋰離子電池正極材料得到推廣應(yīng)用的有利條件。