【行业】锂电正极高镍三元与磷酸铁锂齐飞(31页)
正极材料对于锂离子电池性能至关重要。锂离子电池的本质是利用锂离子参与的氧化还原反应实现电能和化学能的相互转换。在电池中,参与反应的活性材料为正极、负极以及电解液或电解质。锂电的评价指标包括能量密度、循环寿命、倍率性能、安全性能等。其中能量密度取决于正负极的相对电压和克容量,对于特定的材料体系,理论电压和理论容量都是一定的。正极材料的种类和性能直接关系到锂离子电池的电压和能量密度、循环寿命和倍率性能等。
正极材料差异化程度高,种类多,目前以三元、磷酸铁锂、钴酸锂为主,往后发展或有镍酸锂、锰酸锂、磷酸锰铁锂等。锂离子电池正极材料可以根据结构的不同分为三类,以磷酸铁锂为代表的聚阴离子型材料,以钴酸锂和三元为代表的的层状结构材料,以及以锰酸锂为代表的尖晶石结构材料。往后看,在性价比方面磷酸铁锂可通过掺锰制备磷酸锰铁锂来提高电压平台进而提高能量密度,而在高能量密度方面,除了三元高镍化外,镍锰酸锂、富锂锰基正极等高压材料也极具发展前景。
不同正极材料特性不同,三元在高能量密度方面占优,磷酸铁锂在性价比和安全方面占优。目前常见的正极材料主要有钴酸锂(LCO)、锰酸锂(LMO)、磷酸铁锂(LFP)和三元(NCM)。钴酸锂是最先商业化的正极材料,电压高、振实密度高、结构稳定、安全性好,但成本高且克容量低。锰酸锂优点在于成本低、电压高,但循环性能较差且克容量较低。三元材料根据镍钴锰的含量不同,容量和成本有所差异,整体能量密度高于磷酸铁锂和钴酸锂。磷酸铁锂成本低,循环性能好,安全性好,但电压平台较低,压实密度较低,从而导致整体的能量密度较低。目前动力领域以三元和铁锂为主,消费领域钴酸锂较多。