锂离子电池正极材料对电池性能有何影响？

锂离子电池正极材料有什么？

钴酸锂(LCO)：适合小型电池，实际容量不高

钴酸锂是第一代商业化正极材料，在几十年的发展中逐渐改性和提高，可以认为是最成熟的锂离子电池正极材料。钴酸锂具有放电平台高、比容量较高、循环性能好、合成工艺简单等优点。但该材料含钴较多，成本较高。

目前在3C电子电池中，大多数仍使用钴酸锂而并非比容量更高的三元材料，原因是钴酸锂材料的压实密度大于三元材料，即单位体积内能容纳的钴酸锂量更多。在更为重视体积密度的小型电池中，钴酸锂占有着一席之地。

磷酸铁锂(LFP):能量密度低，安全性突出

磷酸铁锂离子电池是目前广受关注的正极材料之一，理论比容量为170mAh/g,实际比容量可达150mAh/g以上。其重要特点是成本低廉，安全性非常好，循环寿命高，这些特点使得磷酸铁锂材料迅速成为研究热点，磷酸铁锂离子电池也在电动汽车领域有了广泛的应用。

三元材料(NCM、NCA)

三元材料是与钴酸锂结构极为相似的锂镍钴锰氧化物(LiNixCoyMn1-x-y02)的俗称，这种材料在比能量、循环性、安全性和成本方面可以进行均衡和调控。

镍钴锰三种元素的不同配置将为材料带来不同的性能：镍含量新增将新增材料的容量，但会使循环性能变差;钴的存在可使材料结构更加稳定，但含量过高会使容量降低;锰的存在可以降低成本并改善安全性能，但含量过高则会破坏材料的层状结构，因此找到三种材料的比例关系以达到综合性能最优化，是三元锂离子电池材料研发的重点。

锂离子电池正极材料的选择要考虑什么因素

1）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；

2）锂元素含量高，材料堆积密度高，使得锂离子电池具有较高的能量密度；

3）化学反应过程中的结构稳定性要好，使得锂离子电池具有长循环寿命；

4）电导率要高，使得锂离子电池具有良好的充放电倍率性能；

5）化学稳定性和热稳定性要好，不易分解和发热，使得锂离子电池具有良好的安全性；

6）价格便宜，使得锂离子电池的成本足够低；

7）制造工艺相对简单，便于大规模生产；

8）对环境的污染低，易于回收利用。

正极材料对锂离子电池性能的影响

①电芯能量密度

每种锂离子电池正极材料都有其理论能量密度，选择了一种正极材料，就选择了电芯能量密度的上限。正极材料的用量设计和加工制作过程中的振实密度也对电芯成品的能量密度出现影响。

②电芯功率密度

不同的正极材料种类，决定了锂离子电池充放电功率的大体范围。材料的一些细节，作为辅助因素，也会对功率特性造成影响。比如，正极材料的晶体结构稳定性，颗粒尺寸，掺杂原子，碳包覆工艺，材料的制备方法等。以上因素最终都是通过影响正极材料容纳锂离子的能力和脱嵌嵌入通道的通畅性来影响锂离子电池的功率密度。

③电芯循环寿命

影响电芯循环寿命的因素很多，与正极材料相关的，重要有正极材料活性物质在循环使用中的损耗，以及充放电过程中，材料结构的崩坏引发的正极容纳锂离子能力的衰减。