鋰電池正極材料的主要特點(diǎn)及其應(yīng)用前景

羅騰

摘要：

鋰電池是當(dāng)今社會(huì)生產(chǎn)生活當(dāng)中必不可少的事物，鋰電池在人們的生產(chǎn)生活當(dāng)中發(fā)揮著巨大的作用，因此必須要針對(duì)鋰電池開(kāi)展相關(guān)研究。鋰電池主要由正極材料、負(fù)極材料、隔膜和電解液等構(gòu)成，其中正極材料在鋰電池的總成本中占據(jù)40%以上的比例，并且正極材料的性能直接影響了鋰電池的各項(xiàng)性能指標(biāo)，所以鋰電正極材料在鋰電池中占據(jù)核心地位。本文針對(duì)鋰電池正極材料的主要特點(diǎn)及其應(yīng)用前景展開(kāi)研究，為鋰電池正極材料的健康發(fā)展提供指導(dǎo)和借鑒。

關(guān)鍵詞：

鋰電池;正極材料;特點(diǎn);應(yīng)用前景

中圖分類(lèi)號(hào)：

TM912

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：

A

文章編號(hào)：

1672-9129（2020）15-0108-01

現(xiàn)代社會(huì)當(dāng)中電腦、手機(jī)等科技產(chǎn)品為人們的生活帶來(lái)了極大的便利，這些電子產(chǎn)品都需要使用電池，而說(shuō)到電池時(shí)，鋰電池又是這些產(chǎn)品幾乎都在使用的電力儲(chǔ)存方案。鑒于鋰電池在現(xiàn)代電子產(chǎn)品當(dāng)中的廣泛應(yīng)用，有必要針對(duì)鋰電池進(jìn)行研究，為鋰電池行業(yè)的快速發(fā)展提供指導(dǎo)。

1電池方案分類(lèi)及電池行業(yè)現(xiàn)狀

一次性電池。一次電池就是我們俗稱的干電池，即只能進(jìn)行一次放電的電池。

二次電池?？梢赃M(jìn)行多次放電充電的電池，包括：鉛酸電池、鋰電池等。

太陽(yáng)能電池。利用太陽(yáng)能，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的電池，包括：多晶硅電池、非晶硅薄膜電池等。

燃料電池。將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的電池實(shí)際上只有放電功能而不具備儲(chǔ)存電能的功能。

在以上幾種電池方案當(dāng)中，一次電池只能經(jīng)過(guò)一次放電，一般使用在干電池當(dāng)中，在生活當(dāng)中常見(jiàn)的應(yīng)用場(chǎng)景有遙控器等產(chǎn)品當(dāng)中。太陽(yáng)能電池作為一個(gè)獨(dú)特的發(fā)展方向，也可以作為一些行業(yè)的電池解決方案，但是由于其能量不穩(wěn)定的特點(diǎn)，導(dǎo)致這種方案在電子產(chǎn)品電池解決方案當(dāng)中不會(huì)采取這一方案。而鋰電池方案與其他幾種主要電池解決方案相比具有能量密度高，性能好的特點(diǎn)，正在逐漸成為一些現(xiàn)代科技產(chǎn)品的首選電池解決方案。

2鋰電池正極材料的發(fā)展現(xiàn)狀

目前主要的鋰電池正極材料有：層狀結(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。

2.1鈷酸鋰。鈷酸鋰在生產(chǎn)工藝方面具有一些天然的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槠渖a(chǎn)加工工藝和自身的穩(wěn)定性等特點(diǎn)促使其具備一些天然的優(yōu)點(diǎn)。使用鈷酸鋰的鋰電池，其工作電壓較為穩(wěn)定、能夠進(jìn)行大電流狀態(tài)下的充放電過(guò)程，且其生產(chǎn)過(guò)程安全穩(wěn)定，這一鋰電池正極材料解決方案也得到了業(yè)界的一致好評(píng)。隨著技術(shù)的成熟，鈷酸鋰電池的使用壽命可達(dá)1000次，無(wú)論是從生產(chǎn)還是使用層面，這一正極材料都具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

2.2三元材料。由于鈷酸鋰價(jià)格的過(guò)高，導(dǎo)致人們一直在致力于研究其他材料來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)鈷酸鋰的替代。隨著層狀嵌鋰多元過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合型正極材料的迅速發(fā)展，人們對(duì)于這一新的正極材料解決方案的信心越來(lái)越足。由于國(guó)際市場(chǎng)對(duì)這一材料的逐漸認(rèn)可，導(dǎo)致我國(guó)一些企業(yè)也在逐漸加大對(duì)這一材料的購(gòu)買(mǎi)和研究力度，與鈷酸鋰相比較，在價(jià)格、環(huán)境友好性、安全性等方面都對(duì)我國(guó)一些企業(yè)產(chǎn)生了較大的吸引力。

2.3錳酸鋰。與前面的兩種選擇相比，錳酸鋰安全性好、耐充性好，而且錳原料資源豐富、價(jià)格較為低廉，在正極材料市場(chǎng)上也受到了一些企業(yè)的喜歡。目前一些國(guó)內(nèi)的企業(yè)也都在針對(duì)錳酸鋰這一性價(jià)比較高的正極材料解決方案進(jìn)行研究和完善，借此實(shí)現(xiàn)鋰電池技術(shù)的突破。

2.4磷酸鐵鋰。在動(dòng)力電池行業(yè)當(dāng)中，由于動(dòng)力電池對(duì)于能量密度和價(jià)格的要求，在這一行業(yè)當(dāng)中，企業(yè)更傾向于采取磷鐵酸鋰這一材料方案。動(dòng)力電池之所以選擇這一方案是因?yàn)檫@一材料的年產(chǎn)能較高，所以價(jià)格較低，而且這一材料的安全性較高能夠滿足動(dòng)力系統(tǒng)的要求。但是因?yàn)檫@一材料的電阻較大，會(huì)加大對(duì)電能的消耗。

3鋰電池正極材料的發(fā)展前景

由于鋰電池技術(shù)是解決現(xiàn)代科技產(chǎn)品較好的電池解決方案，因此國(guó)際市場(chǎng)上，關(guān)鍵的鋰電池正極材料核心技術(shù)掌握在一些寡頭手中。隨著我國(guó)近些年的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)一些企業(yè)在資金、技術(shù)基礎(chǔ)等方面都有了一定的積累，隨之也出現(xiàn)了一大批的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)者，一些優(yōu)質(zhì)的企業(yè)得以逐漸發(fā)展起來(lái)。

鋰電池正極材料技術(shù)作為鋰電池材料的關(guān)鍵技術(shù)，可以分為小型鋰電和動(dòng)力鋰電正極材料兩個(gè)方向。小型鋰電正極材料的應(yīng)用方向主要包括：電腦、手機(jī)等一些生活當(dāng)中主要使用的電子產(chǎn)品當(dāng)中，這些電子產(chǎn)品的電池儲(chǔ)存量相對(duì)來(lái)說(shuō)要小一些。鋰電池作為這些電子產(chǎn)品的主要電力解決方案，小型鋰電池正極材料在這些領(lǐng)域的應(yīng)用前景十分光明。其次，鋰電池正極材料的另一個(gè)主要方向就是動(dòng)力鋰電正極材料方面。當(dāng)今社會(huì)人們對(duì)于傳統(tǒng)能源汽車(chē)的危害已經(jīng)有了越來(lái)越深的認(rèn)識(shí)，人類(lèi)目前正在積極發(fā)展新能源汽車(chē)，其中，電動(dòng)汽車(chē)作為一個(gè)重要的發(fā)展方向?qū)τ谄?chē)行業(yè)的發(fā)展來(lái)說(shuō)是十分重要的。電動(dòng)汽車(chē)的主要?jiǎng)恿υ礊殡娏?，而鋰電池作為目前市?chǎng)當(dāng)中較為成熟的電池供應(yīng)方案自然也會(huì)成為汽車(chē)行業(yè)的電池解決方案首選，鋰電池正極材料技術(shù)在這一領(lǐng)域同樣發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

結(jié)語(yǔ)：隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)于鋰電池需求量的增長(zhǎng)，無(wú)論是從小型電力需求和動(dòng)力需求層面來(lái)看，鋰電池正極材料技術(shù)的發(fā)展前景十分巨大，必須要針對(duì)鋰電池正極材料的特點(diǎn)和作用開(kāi)展相關(guān)研究，實(shí)現(xiàn)鋰電池技術(shù)的不斷進(jìn)步。

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