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。目前研製成功並得到應用的正極材料重要有鈷酸鋰、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。

鋰離子電池正極材料

鋰離子電池對正極材料的基本要求:

第一,材料自身電位高,這樣才能與負極材料之間形成較大的電位差,帶來能量密度高的電芯設計;同時帶電離子嵌入脫出對電極電位影響小,則充放電過程,不會有過大的電壓波動,不會給系統內的其他電氣帶來不利影響。

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,第一次嵌入以後就失去了活性。這樣的材料,是無法投入商用的。

第三,鋰離子擴散係數大,鋰離子在材料內部的移動更迅速,嵌入和脫嵌的能力強。是影響電芯內阻的因素,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較短,則嵌入和脫嵌更容易。通道淺的同時,嵌鋰位置還要充足。

第五,與電解液的相容性和熱穩定性好,這點是出於安全性考慮。

第六,材料易得,且加工性能好。成本低,材料容易加工成電極,且電極結構穩定,是鋰離子電池正極材料得到推廣應用的有利條件。