锂电池正极材料有哪些【锂电池正极材料发展概况】

锂电池正极材料发展概况

正极材料是锂电池的核心，目前以钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰锂和磷酸铁锂为主。负极材料则以石墨、固体碳粒为主；在正负极中间则是电池电解液和隔膜。从目前的发展趋势来看，以磷酸铁锂电池为动力的混合动力汽车将成为下一阶段新能源汽车的主流，整个锂电池产业链是新能源汽车投资的重点，而锂电池正极材料将成为这条产业链中最耀眼的明珠。

此前，锂电池成本之所以高于镍氢电池，主要原因就在于其正极材料使用的是以贵金属钴为原料的钴酸锂，锰酸锂和磷酸铁锂由于成本优势更为明显，正逐步成为锂电池的主要发展方向。也即，锂电池之战主要在锰酸锂与磷酸铁锂之间展开。

虽然镍氢电池由于技术成熟度和成本上的优势，在短期内仍将是混合动力汽车的首选动力，但由于其比能量低和记忆效应的缺点，在成本问题解决后，锂电池将成为纯电动汽车和插电式混合动力汽车的主要动力选择。

与锰酸锂相比，磷酸铁锂的容量密度更高，前者为100-115mAH/g，后者为130-140mAH/g；充放电寿命更长，前者为500次以上，后者可达1500次以上；工作温度区间更大，前者为0至50℃，后者则为-40至70℃。

磷酸铁锂电池的出现，让混合动力、纯电动汽车的发展前景更为明朗，因为其动力、充电后续驶时间和成本上有很大改进。

同时，磷酸铁锂的成本也要低于锰酸锂。但其致命弱点则是“导电性”不好，目前解决这一问题的主流技术有用导电碳包覆颗粒、用金属氧化物包覆颗粒、用纳米制程让颗粒微粒化等。若该问题得到有效解决，磷酸铁锂的巨大优势将促其成为车用电池的首选材料。

锂离子电池正极材料的发展趋势

在2008年以前，钴酸锂正极材料在高能量密度小型锂离子电池正极材料市场中几乎占据垄断地位，但其价格高、安全性较差的缺陷，使其在经历了十几年的辉煌后进入了衰退期，一些新型锂离子电池正极材料在市场上已开始崭露头角，并显示出强劲的增长动力。其中包括镍锰钴酸锂三元材料、镍锰酸锂二元材料等，其特征是：在高充电电压体系下，有更高的克容量、更好的安全性、更低的成本及更长的使用寿命。尤其是高镍锰钴酸锂和镍锰酸锂这两种新型锂离子电池正极材料，更具发展前景。如镍锰酸锂与钴酸锂相比，在以下方面具有显著优势：

（1）成本低：由于不含钴，成本仅相当于钴酸锂的1/4且更绿色环保。

（2）安全性好：安全工作温度可达170℃，而钴酸锂仅为130℃，大幅提升了使用安全性，有利于消费者的人身安全。

（3）克容量高：充电电压在4.6V时（钴酸锂充电限制电压为4.2V），其克容量发挥高达210mah/g，充电电压在4.8V时，其克容量发挥高达245mah/g，相当于钴酸锂的1.7倍，极大提升了电池的能量密度和供电时间。

（4）电池的循环使用寿命延长了45%。

高镍锰钴酸锂是指镍锰钴含量比为8：1：1或7：2：1的三元材料，其已开始批量生产和应用，而我国目前可批量生产的还是1：1：1的普通镍锰钴酸锂三元材料。镍锰酸锂二元材料（镍锰比为5：5或6：4）将是应用在高能量密度小型锂离子电池最有潜力的新型正极材料，在已有批量生产。目前我国镍锰酸锂二元材料还处于研制阶段。

具有高充电电压特征的新型正极材料及相关电池的研究自2002年起即成为国际研发的热点，据不完全统计，来自美国、法国、韩国、意大利、德国、以色列、中国的研究机构在2003年-2006年期间，仅在国际权威专业刊物上就发表了35篇高电压体系锂离子电池及相关材料的文章，其分布于：ECS、

POWERSOURCES、SOLIDSTATEIONICS。三洋、松下，韩国的三星、LG，自2002年起至今，仅在中国已经公告的、与高电压体系锂离子电池相关的发明专利就达五十余项。一场围绕高电压、高能量密度、高安全、

低成本、长寿命的第二代锂离子电池的技术之战、专利之战、标准之战正在全球范围内暗潮汹涌，世界锂离子电池行业正处于全面升级换代的前夜。

和第一代锂离子电池国际知识产权壁垒不同的是：第二代锂离子电池把高充电电压这一电池的特征做为权利要求予以了保护。一旦国外企业在中国形成高电压锂离子电池的专利壁垒，不仅中国锂离子电池企业进入世界第一梯队的梦想将破灭，而且中国锂离子电池整个行业也将面临被国外企业控制的风险，其蕴含的巨大经济利益和国家利益必须引起我们的高度重视。