正極材料是鋰電池的重要組成部分。正極材料對(duì)鋰電池的很多關(guān)鍵性能都有直接影響,包括容量、壽命、倍率、安全性等。三元電芯中,三元正極材料成本占比一般超過(guò)50%。
三元正極材料呈現(xiàn)三大發(fā)展趨勢(shì)。當(dāng)前三元正極材料技術(shù)不斷迭代,推動(dòng)鋰電池行業(yè)進(jìn)一步向前發(fā)展??傮w而言,三元正極材料主要有三大發(fā)展趨勢(shì):?jiǎn)尉Щ?、高電壓化、高鎳化?/p>
單晶化,正極材料由多晶向單晶發(fā)展,可以提高壓實(shí)密度、循環(huán)壽命等。正極單晶化,對(duì)燒結(jié)工藝提出更高要求,并且更高溫度燒結(jié)容易加劇鋰鎳混排,單晶化也容易引起倍率性能降低。
高電壓化,提高鋰電池的充電截止電壓,可以提高正極材料的克容量,從而提高鋰電池的能量密度。但是提高充電電壓,容易引起正極材料表面結(jié)構(gòu)重構(gòu)、過(guò)渡金屬溶解并在負(fù)極表面沉積、電解液氧化等。另外,采用單晶正極,有利于提高正極材料的耐高電壓性能。
高鎳化,三元正極材料由中低鎳向高鎳(8系)、超高鎳(9系)發(fā)展。高鎳化主要目的是為了提高克容量,但是二價(jià)鎳在空氣中難氧化,對(duì)鋰源、燒結(jié)氣氛、生產(chǎn)設(shè)備等提出更高要求。并且高鎳材料更活潑,熱穩(wěn)定性降低,循環(huán)壽命下降,也容易與空氣中的水和氧氣反應(yīng)等。在高鎳材料中,采用單晶也可以提高循環(huán)性能、安全性等。
三大技術(shù)方向?qū)崿F(xiàn)依賴多重因素。除了生產(chǎn)工藝迭代之外,還很大程度依賴摻雜、表面改性等,另外電解液配方優(yōu)化也有助于正極性能發(fā)揮。目前國(guó)內(nèi)三元正極企業(yè)推出中鎳高電壓、高鎳產(chǎn)品,海外推出核殼、NCMA等。
三元正極材料下一代:無(wú)鈷或富鋰錳基等。隨著三元正極向著高電壓、超高鎳方向發(fā)展,層狀鎳錳酸鋰(中鎳無(wú)鈷)、超高鎳無(wú)鈷等在成本、循環(huán)性能等方面可能更有優(yōu)勢(shì)。另外富鋰錳基在克容量方面更有優(yōu)勢(shì)。




編輯:黃飛
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