近年來鋰電池的發(fā)展速度很是迅猛，正極材料、負(fù)極材料、隔膜和電解液等組成了鋰電池的主要部分，其中正極材料在鋰電池的總成本中占據(jù)40%以上的比例。那么就有人問了，那到底鋰離子電池正極材料是什么呢？它的主要特點(diǎn)及選用原則又有哪些呢？下面小編就來給大家具體說說。

鋰離子電池正極材料的簡(jiǎn)介

鋰離子電池正極材料是含有鋰的過度金屬氧化物，屬于一類功能陶瓷材料。對(duì)于用于鋰離子電池的材料來說，鋰離子必須能夠在晶體中自由的擴(kuò)散，晶體結(jié)構(gòu)決定了鋰離子的移動(dòng)維數(shù)。

目前正在使用和開發(fā)的鋰電池正極材料中，以過渡金屬氧化物所表現(xiàn)出的性能最佳，主要有：層狀鹽結(jié)構(gòu)的鈷酸鋰、鎳鈷酸鋰、鎳錳酸鋰和鎳錳鈷酸鋰三元材料，尖晶石型的錳酸鋰，橄欖石型的磷酸鐵鋰等鋰錳氧化物。中國(guó)目前正極材料主要包括鈷酸鋰、三元材料、錳酸鋰和磷酸鐵鋰。鈷酸鋰依然是國(guó)內(nèi)小型鋰電領(lǐng)域正極材料的主力，三元材料和錳酸鋰主要在小型鋰電中應(yīng)用，在電動(dòng)自行車和電動(dòng)工具中也有部分使用;磷酸鐵鋰目前主要使用在電動(dòng)工具盒電動(dòng)汽車領(lǐng)域。

鋰離子電池正極材料的主要特點(diǎn)：

1、鈷酸鋰

鈷酸鋰由于具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單和電化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)，所以最先實(shí)現(xiàn)商品化。同時(shí)由于鈷酸鋰具有工作電壓高、充放電電壓平穩(wěn)，適合大電流充放電，比能量高、循環(huán)性能好等優(yōu)點(diǎn)，在需要小型充電電池的領(lǐng)域中具有重要應(yīng)用。鈷酸鋰正極材料的缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴，實(shí)際比容量?jī)H為其理論容量的274mAh/g的50%左右;鈷酸鋰的循環(huán)壽命已達(dá)到1000次，但仍有待于進(jìn)一步提高;此外鈷酸鋰的抗過充電性能較差，在較高充電電壓下比容量迅速降低。目前中國(guó)的鈷酸鋰主要是中粒徑為10-12微米的產(chǎn)品，各主要鋰電正極材料企業(yè)也紛紛推出了中粒徑在15-18微米的產(chǎn)品，預(yù)計(jì)鈷酸鋰會(huì)向高壓實(shí)和高安全性的方向發(fā)展。

2、三元材料

近幾年來層狀嵌鋰多元過渡金屬?gòu)?fù)合型正極材料發(fā)展迅速，尤其是含有鈷鎳錳三種元素的新型過渡金屬嵌鋰氧化物復(fù)合材料。

3、錳酸鋰

與鈷酸鋰和鎳酸鋰相比，錳酸鋰具有安全性好、耐過充性好、原料錳的資源豐富、價(jià)格低廉及無毒性等優(yōu)點(diǎn)，是很有發(fā)展前途的一種正極材料。層狀錳酸鋰用作鋰離子電池正極材料的缺點(diǎn)是雖然容量很高，但在高溫下不穩(wěn)定，而且在充放電過程中易向尖晶石結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致容量衰減過快。錳酸鋰在中國(guó)市場(chǎng)的使用還主要定位在小型電池領(lǐng)域，無法應(yīng)用于高端領(lǐng)域，更不能完全取代鈷酸鋰材料在小型鋰電的地位。經(jīng)過多年的研究，錳酸鋰材料的性能得到了較大的改善，2007-2008年，國(guó)內(nèi)已有多數(shù)企業(yè)已經(jīng)開始穩(wěn)定批量地使用錳酸鋰，錳酸鋰主要與鈷酸鋰摻混使用于低端的鋼殼電池上，或者單獨(dú)用于動(dòng)力電池。目前國(guó)內(nèi)錳酸鋰企業(yè)包括大型的正極材料生產(chǎn)企業(yè)都在積極的開發(fā)高溫循環(huán)改善的錳酸鋰材料。

4、磷酸鐵鋰

隨著動(dòng)力電池的發(fā)展，國(guó)內(nèi)廠家大多傾向于采用磷酸鐵鋰材料。它是一類新型的鋰離子電池用正極材料。該類材料具有高的能量密度、低廉的價(jià)格、優(yōu)異的安全性等特點(diǎn)，特別適用于動(dòng)力電池。它的出現(xiàn)是鋰離子電池材料的一項(xiàng)重大突破，現(xiàn)已成為各國(guó)競(jìng)相研究的熱點(diǎn)。目前磷酸鐵鋰被認(rèn)為是最有發(fā)展前途的動(dòng)力電池正極材料。目前國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)磷酸鐵鋰批量生產(chǎn)的企業(yè)有60多家，年產(chǎn)能3800噸。由于磷酸鐵鋰生產(chǎn)技術(shù)門檻很高，大多數(shù)生產(chǎn)廠商在批量生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)品的穩(wěn)定性難以保證。它的缺點(diǎn)是電阻率較大，電極材料利用率低。因此研究工作主要集中在解決其導(dǎo)電率問題上。此外磷酸鐵鋰的專利問題也是其產(chǎn)業(yè)過程中的一個(gè)需要解決的問題。

鋰離子電池正極材料的選用原則

作為鋰離子電池正極材料，其必須具備一些必須的性質(zhì)，主要具體表現(xiàn)為

（1）吉布斯自由能大，以提供高的電池電壓

（2）相對(duì)分子質(zhì)量小，且能容納鋰的量多，以提供高的電池容量；

（3）正極材料需具有大孔徑隧道結(jié)構(gòu)以利于鋰離子的嵌入和脫出；

（4）正極材料具有極小的極性，以保證良好的可逆性，使可循環(huán)次數(shù)提高；

（5）同電解質(zhì)有良好的熱穩(wěn)定性，以保證工作的安全；

（6）具有重量輕，易于制作適用的電極結(jié)構(gòu)，以便提高鋰離子電池的性能價(jià)格比；

（7）生產(chǎn)制造工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，以擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。

鋰電池正極材料新型干燥及煅燒技術(shù)

采用微波干燥新技術(shù)干燥鋰電池正極材料，解決了常規(guī)鋰電池正極材料干燥技術(shù)用時(shí)長(zhǎng)，使資金周轉(zhuǎn)較慢，并且干燥不均勻，以及干燥深度不夠的問題，特點(diǎn)有：

1、采用鋰電池正極材料微波干燥設(shè)備，快捷迅速，幾分鐘就能完成深度干燥，可使最終含水量達(dá)到千分之一以上

2、采用微波干燥鋰電池正極材料，其干燥均勻，產(chǎn)品干燥品質(zhì)好。

3、采用微波干燥鋰電池正極材料，其高效節(jié)能，安全環(huán)保。

4、采用微波干燥電池正極材料，其無熱慣性，加熱的即時(shí)性易于控制。微波燒結(jié)鋰電池正極材料具有升溫速度快、能源利用率高、加熱效率高和安全衛(wèi)生無污染等特點(diǎn)，并能提高產(chǎn)品的均勻性和成品率，改善被燒結(jié)材料的微觀結(jié)構(gòu)和性能。

鋰電池這正極材料雖然發(fā)展得很快，前景也很樂觀，但是它也存在一定的技術(shù)瓶頸，尤其是它的電容量和安全性能中的優(yōu)勢(shì)還沒有完全展現(xiàn)出來。