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材料决定新能源汽车的未来——动力锂电池发展路线专题(一)

2016-05-04 10:29来源:材料人微信关键词:锂离子电池正极材料负极材料收藏点赞

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钴酸锂(LCO)是一种层状化合物,是较早商用的一种正极材料;钴酸锂充放电稳定,生产工艺简单,目前多用于一些小型电池,应用于便携式电子设备等场合。由于含有Co这种稀有金属,所以钴酸锂价格比较昂贵,并且毒性比较大。钴酸锂最大的缺点体现在结构稳定性、热稳定性、过充安全性差。

为了克服以上缺点,研究人员一直尝试用掺杂杂原子、包覆改性等方式来改善钴酸锂的性能。锰酸锂(LMO)是1981年JamesC.Hunter制备出的一种三维锂离子通道正极材料,具有电位高、价格低、安全性较好等优点。由于高温下锰酸锂会溶解导致其容量衰减,所以目前研究人员一直致力于通过体相掺杂的方式来改善其高温稳定性。此外,通过表面修饰来改善其与电解质的相容性也是一个重要的研究方向。

磷酸铁锂(LFP)近年来受到了广泛的关注和应用,得益于其优异的循环稳定性、结构稳定性和安全性能。磷酸铁锂被认为是中大容量、中高功率的动力锂电池材料的首选。磷酸铁锂材料导电性差,通过碳包覆等手段可以显著的改善其导电性。三元电极材料镍钴锰酸锂(NCM)、镍钴铝酸锂(NCA)近年来在动力电池领域受到广泛的追捧;由于其能量密度较磷酸铁锂高,因此被认为是可以替代磷酸铁锂的材料。

图2不同正极材料的热稳定性对比

锂电池电极材料的安全性能是锂电池的一个重要的评价指标,也是决定锂电池品质是否过关的一个重要因素。安全性能往往体现在热稳定性上面,如图2所示:同等条件下,钴酸锂的热稳定性最差,NCA、NCM次之,锰酸锂热稳性较好,磷酸铁锂热稳定性最好。

图3不同正极材料的性能对比

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原标题:材料决定新能源汽车的未来——动力锂电池发展路线专题(一)
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