锂离子电池正极材料重要有什么？都有什么特点？【钜大锂电】

锂离子电池

1、锂离子电池正极材料：LCo（钻酸锂）

（1）钴酸锂的优势：

1）电化学性能优越：每循环一周期容量平均衰减<0.05%，首次放电比容量>135mAh/g，

3.6V初次放电平台比率>85%。

2）加工性能优异。

3）振实密度大，有助于提高电池体积比容量。

4）产品性能稳定，一致性好。

5）工作电压高、放电平稳、比能量高、循环性能好等优点。

6）适合大流量放电和锂离子的嵌入和脱出，在锂离子电池中得到率先使用。

（2）钴酸锂的缺点：

1）LiCo02的实际容量约为140mA穐/g，只有理论容量（274mA穐/g）的约50%。

2）且在反复的充放电过程中，因锂离子的反复嵌入和脱出，使活性物质的结构在多次收缩和膨胀后发生改变，导致LiCo02内阻增大，容量减小。

2、锂离子电池正极材料：LMO（锰酸锂）

用于锂离子电池正极材料的LiMn204具有尖晶石结构。其理论容量为148mAh/g，实际容量为90~

120mAh/g。工作电压范围为3~4V。该正极材料的重要优点为：锰资源丰富、价格便宜，安全性高，比较容易制备。缺点是理论容量不高；材料在电解质中会缓慢溶解，即与电解质的相容性不太好；在深度充放电的过程中，材料容易发生晶格崎变，造成电池容量迅速衰减，特别是在较高温度下使用时更是如此。为了克服以上缺点，近年新发展起来了一种层状结构的三价锰氧化物LiMnO2。该正极材料的理论容量为286mAh/g，实际容量为已达200mAh/g左右。工作电压范围为3~4.5V。虽然与尖晶石结构的LiMn204相比，LiMnO2在理论容量和实际容量两个方面都有较大幅度的提高，但仍然存在充放电过程中结构不稳定性问题。在充放电过程中晶体结构在层状结构与尖晶石结构之间反复变化，从而引起电极体积的反复膨胀和收缩，导致电池循环性能变坏。而且LiMnO2也存在较高工作温度下的溶解问题。解决这些问题的办法是对LiMnO2进行掺杂和表面修饰。

3、锂离子电池正极材料：NCM（三元系）

NCM是指正极材料由镍钻锰三种材料由一定比例组合而成，每个字母对应的都是相关元素的化学首字母。一个基础事实是，随着镍元素含量的升高，三元正极材料的比容量逐渐升高，电芯的能量密度也会随之提高。因此，在NCM电池中，按照三者含量不同，NCM材料可分为NCM111、NCM523、NCM622、NCM811等，其中后面的数字代表的就是三者的比例。在对续航里程要求越来越高的需求下，电池的比能量要更高，再加上作为稀有金属的钻价格不断上涨之下，高镍体系的NCM811将成为未来重要的发展方向。

NCM优点：比容量高、循环寿命长、安全性能好、价格低廉

NCM缺点：

1.材料的首次充放电效率低.

2.锂层中阳离子的混排，对材料的首次充放电效率及循环稳定性都有影响.

3.材料的放电电压平台较LiCo0。低，有待提高.

离子掺杂改性

锂离子电池的输出功率与材料中的电子电导及锂离子的离子电导都有直接关系，所以以不同手段提高电子电导及离子电导是提高材料的关键。

阳离子等价态掺杂：等价态掺杂后不会改变原来材料中原子的化合价，但是一般可以稳定材料结构，扩展离子通道，提高材料的离子电导率。

阳离子不等价态掺杂：掺杂价态更低的离子会导致过度元素的价态升高，即出现空穴，改变材料的能带结构，大幅提高材料的电子电导。

阴离子掺杂技术：阴离子掺杂多见于F-取代02，通过氟离子体相掺杂可以使材料的结晶度更好，从而新增材料的稳定性。

表面包覆改性

用金属氧化物（A13O3，ZnO，ZrO，等）修饰三元材料表面，使材料与电解液机械分开，减少材料与电解液副反应，抑制金属离子的溶解，优化材料的循环性能。