锂离子电池对正极材料的要求有哪些？

2022-12-28 16:20

锂离子电池正极材料的性能直接影响着锂离子电池的性能，其成本也直接决定电池成本高低。目前研制成功并得到应用的正极材料重要有钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料镍钴锰酸锂(NCM)和镍钴铝酸锂(NCA)等。

锂离子电池对正极材料的基本要求：

第一，材料自身电位高，这样才能与负极材料之间形成较大的电位差，带来能量密度高的电芯设计；同时带电离子嵌入脱出对电极电位影响小，则充放电过程，不会有过大的电压波动，不会给系统内的其他电气带来不利影响。

第二，材料含锂量高且锂离子电池嵌入脱嵌可逆。这是高容量的前提。有些正极材料，理论容量很高，但是有一半的锂离子，第一次嵌入以后就失去了活性。这样的材料，是无法投入商用的。

第三，锂离子扩散系数大，锂离子在材料内部的移动更迅速，嵌入和脱嵌的能力强。是影响电芯内阻的因素，也是影响功率特性的因素。

第四，材料比表面积大，有大量的嵌锂位置。表面积大，锂离子的嵌入通道相对较短，则嵌入和脱嵌更容易。通道浅的同时，嵌锂位置还要充足。

第五，与电解液的相容性和热稳定性好，这点是出于安全性考虑。

第六，材料易得，且加工性能好。成本低，材料容易加工成电极，且电极结构稳定，是锂离子电池正极材料得到推广应用的有利条件。

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