简述锂电池正极材料性能对比

一、正极材料

正极材料占有较大比例(正负极材料的质量比为3:1~4:1)，因为正极材料的性能直接影响着锂离子电池的性能，其成本也直接决定电池成本高低。

1、钴酸锂(LiCoO2)

钴酸锂就是大家所俗称的液态锂离子电池，常见的形态有18650和方块形状。18650电池就是直径18毫米、高65毫米的圆柱体电池(长得就像5号电池的放大版)。

目前商业化的锂离子电池基本上都选用层状结构的钴酸锂作为正极材料，其理论容量为274mAh/g，实际容量为140mAh/g左右，也有报道实际容量已达155mAh/g。工作电压较高(平均工作电压为3.7V)，充放电电压平稳。

主要优点：技术成熟，生产工艺简单，容易制造，体积小巧，比能量高，电导率高，应用范围广泛。

主要缺点：循环使用寿命在300次左右，成本高(钴是比较稀缺的战略性金属，很多公司用锰锂来代替钴锂)，安全性能低，抗过充电性较差，不适合高倍率充放电，废弃后对环境有污染。

主要应用：主要用于制造手机、笔记本电脑、移动电源及其它便携式电子设备的锂离子电池作正极材料。用于中小型号电芯。

2、锰酸锂(LiMn2O4)(聆风汽车使用)

锰酸锂电池是指正极使用锰酸锂材料的电池，其标称电压达到3.7V，以成本低，安全性好被广泛使用。

主要优点：资源丰富，成本低，无污染，安全性好，倍率性能好、低温性能好、电压频率高。

主要缺点：高温性能、循环性能、储存性能较差，锰在高温情况下易分解，电池组的使用寿命短不易存储。

主要应用：混合动力客车、插电式混合动力客车、纯电动客车等等。主要用于大中型号电芯。

3、镍钴锰酸锂(LiNiCoMnO2)——三元材料(沃蓝达汽车使用)

镍钴锰又称三元材料(LiNiCoMnO2)，是聚合物锂离子电池的一种，常见的形态为方块软包形状。注意，钴酸锂也可以做成方块形状，但成型后是硬的，用手捏一下可分辨出来。理论容量达到280mAh/g，产品实际容量超过150mAh/g。

主要优点：500次使用循环寿命，相对于钴酸锂电池安全性高，体积多样性，使用范围非常广泛，不易爆炸，安全系数高。

主要缺点：价格较高，废弃后污染环境，大电流充放电性能较弱。

主要应用：三元材料随着智能手机的普及近两年来发展迅猛，使用的领域也越来越多。它以镍盐、钴盐、锰盐为原料，镍钴锰的比例可以根据实际需要调整。

4、磷酸铁锂(LiFePO4)(比亚迪电动汽车使用)

磷酸铁锂学名铁电，最大的区别是电池的正极加入了铁元素。铁锂最近几年才刚刚起步，是一种很有潜力的材料，其安全性能与循环寿命是其它材料所无法相比的，这些也正是动力电池最重要的技术指标。理论容量是170mAh/g，做成材料的实际可达容量为160mAh/g。充放循环寿命达2000次，单节电池过充电压30V不燃烧，穿刺不爆炸。

主要优点：2000次循环使用寿命，大电流充放电，内阻小发热少，安全，原材料来源广泛，价格便宜，环保无毒、无污染，是新一代锂离子电池的理想正极材料。

主要缺点：电导率低，体积过大,售价昂贵，数码产品领域尚未大规模使用，消费者心目中的认知度较低。

主要应用：磷酸铁锂正极材料做出的大容量电池组更易串联使用，以满足电动车频繁充放电的需要。目前铁电以大容量的电动大巴、信号基站储能和大型UPS应用为主，其中移动电源、AA电池刚开始试水大规模生产，这使得铁电逐步在中大容量UPS、小型储能电池、草坪灯、电动工具中得到广泛应用。

5、镍钴铝酸锂(LiNixCoyAl2O2)(特斯拉ModelS上使用)

锂电池的一种新型正极材料。特斯拉ModelS上使用的就是镍钴铝酸锂电池。

主要优点：高能量密度，低温性能好。

主要缺点：高温性能差，安全性能差，生产技术门槛高。

主要应用：动力电池。

6、石墨烯(未来趋势)

石墨烯电池，利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出的一种新能源电池。

2016年12月1日，华为中央研究院瓦特实验室宣布其在锂离子电池领域实现重大研究突破：推出业界首个高温长寿命石墨烯基锂离子电池。

石墨烯的产业化应用步伐正在加快，基于目前已有的研究成果，最先实现商业化应用的领域可能会是移动设备、特种航天、新能源电池领域。

生产镍钴企业：

美国OMG、Forrest、加拿大Inco、俄罗斯矿产金属、俄罗斯斯诺里斯克、澳大利亚西澳矿产、日本川铁采矿、Somika、Chemaf、Freeport、ERNC、Trafgura、金川集团、华友钴业、中国冶金科工集团、山东金岭矿业、吉林吉恩镍业、海亮集团、南通新玮镍钴科技、寒锐钴业、金昌长庆金属粉末、有研粉末新材料、格林美、嘉利珂、腾远等等。

生产碳酸锂企业：

SQM、FMC、Rockword、西藏矿业、天齐锂业、赣锋锂业、兴晟锂业、西部矿业、江特电机、青海锂业、宜春钽铌矿、新疆昊鑫、银河锂业、山东瑞福、新疆有色金属研究院、尼科国润、海门容汇通用、四川有色、集祥锂业、阿坝广盛、成都开飞、西藏容汇等等。

正极材料企业：

日亚化学、户田工业、清美化学、田中化学、三菱化学、L&F、UMICORE、Ecopro、A123、Valence、Saft、湖南杉杉、巴莫科技、宁波金和、振华新材、北大先行科技、北京当升材料科技、湖南瑞翔新材料、深圳市天骄科技、厦门钨业、青岛乾运高科新材料、江西赣锋锂业等等。