為了進(jìn)一步提高鋰離子電池的能量密度，制造高能量密度的鋰離子電池，正極材料需要從三個(gè)方面考慮：

> 開(kāi)發(fā)可在低電位下實(shí)現(xiàn)高比容量的正極材料，如高鎳正極材料；

> 提高正極材料的嵌鋰電位，實(shí)現(xiàn)更高的容量，如高壓LCO、NCM和鋰富錳基氧化物正極材料；

> 開(kāi)發(fā)高工作電壓的正極材料，如錳酸鎳鋰尖晶石正極（LNMO）

① 鈷酸鋰正極材料

由于其高電壓平臺(tái)和高壓實(shí)密度，licoO2正極材料在體積能量密度要求高的3C領(lǐng)域仍是主流正極材料。從4.48V到4.5再到4.6V的應(yīng)用開(kāi)發(fā)還需要做很多細(xì)化工作。目前，高質(zhì)量的表面涂層是匹配正極表面CEI保護(hù)和提高電解液穩(wěn)定性的可行發(fā)展路徑。

② 三元正極材料

Ni含量超過(guò)0.80的NCM和NCA正極材料具有比容量高、成本低的優(yōu)點(diǎn)，并且比容量會(huì)隨著Ni含量的增加而進(jìn)一步增加。但會(huì)增加Ni+和Ni+離子在表面的滯留量，導(dǎo)致Ni+含量增加，Ni+殘?jiān)趸€(wěn)定。目前，高鎳NCM和NCA存在的問(wèn)題主要從前驅(qū)體工藝、燒結(jié)工藝、摻雜和涂層等方面進(jìn)行改進(jìn)。

Ni含量在0.8左右的高鎳正極材料已經(jīng)商業(yè)化。目前，大部分正極材料企業(yè)已量產(chǎn)NCM811材料，包括容百科技、湖南杉杉、黨升科技、振華新材料等，而貝特瑞、廈鎢新能源則實(shí)現(xiàn)了NCA的量產(chǎn)。

含鎳量更高的產(chǎn)品也在不斷的研發(fā)和改進(jìn)中。目前的發(fā)展目標(biāo)是210~230mA•h/g的可逆比容量，Ni90以上的正極材料可以實(shí)現(xiàn)。

為了提高穩(wěn)定性，單晶是NCM開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)常用技術(shù)。開(kāi)發(fā)高鎳層狀氧化物和低鎳高壓層狀氧化物是目前具有競(jìng)爭(zhēng)力的兩條技術(shù)路線。

③ 富鋰錳基正極材料

富鋰錳基正極材料具有比容量高、工作電壓高、環(huán)境友好、成本低等優(yōu)點(diǎn)。它們有望成為下一代高比能量電池的首選正極材料。

在已知的鋰離子電池材料體系下，目前只有富鋰錳基正極材料與硅碳正極結(jié)合有望使鋰離子電池單體的能量密度達(dá)到400W•h/kg以上。

北京微藍(lán)新能源科技有限公司與中科院物理所研究團(tuán)隊(duì)采用富鋰猛極正極材料和超高能，研制出質(zhì)量能量密度大于500W·h/kg的單體電池- 薄金屬鋰陰極。電芯體積能量密度接近1200W·h/L，循環(huán)壽命可達(dá)100次循環(huán)。

目前，富鋰錳基正極材料仍處于研發(fā)階段，距離商業(yè)化還有一段時(shí)間。 針對(duì)其庫(kù)侖效率低、安全性差、首周循環(huán)性能和倍率性能差等關(guān)鍵問(wèn)題，需要深入的機(jī)理研究，未來(lái)有望批量應(yīng)用于鋰離子電池高能量密度.

④ 正極材料總結(jié)

鈷酸鋰（lCO）、鎳鈷錳酸鋰（NCM）、鎳鈷鋁酸鋰（NCA）和富鋰錳基（Li rich）正極材料在比容量方面有較大的提升空間。

在各類正極材料中，富鋰錳基正極材料可將鋰離子電池單體能量密度提高至400w·h/kg以上，其商業(yè)化進(jìn)程較無(wú)鋰正極材料更快。 是除高電壓鈷酸鋰和高鎳正極材料之外，最有希望發(fā)展鋰離子電池高能量密度的正極材料。

    上一篇我們送上的文章是 NEC高能量密度鋰電池概述 ， _!在下一篇繼續(xù)做詳細(xì)介紹，如需了解更多，請(qǐng)持續(xù)關(guān)注。
本文由日本NEC鋰電池中國(guó)營(yíng)銷中心于2023-04-22 11:46:16 整理發(fā)布。
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處.