2月27日开幕的日本智能能源周上,日本水素株式会社技术总监夏晓明向记者展示了锂电池新型正极材料“MF-18”。这种新型化合物是利用混合前体同沉积方法合成的纳米级材料。目前车用锂电池的三元电极材料是NCM(镍钴锰)和NCA(镍钴铝)。而新型正极材料“MF-18”具有安全、高能量密度、低温性能好的优点,可使目前锂电池的能量密度提高80%,在零下50摄氏度环境下充放电仍能达到75%水平。性能超过以往所有正极材料。
正极材料是决定锂离子电池性能的关键材料之一,也是目前商业化锂离子电池中主要的锂离子来源,其性能和价袼对锂离子电池的影响较大。目前研制成功并得到应用的正极材料主要有钴酸锂、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。
钴酸锂(LCO):适合小型电池,实际容量不高
钴酸锂是第一代商业化正极材料,在几十年的发展中逐渐改性和提高,可以认为是最成熟的锂离子电池正极材料。钴酸锂具有放电平台高、比容量较高、循环性能好、合成工艺简单等优点。但该材料含钴较多,成本较高。
钴酸锂仍是小型锂电池的选择。目前在3C电子电池中,大多数仍使用钴酸锂而并非比容量更高的三元材料,原因是钴酸锂材料的压实密度大于三元材料,即单位体积内能容纳的钴酸锂量更多。在更为重视体积密度的小型电池中,钴酸锂占有着一席之地。
钴酸锂理论容量高,但实际容量却只有理论的一半。原因是在充电过程中锂离子要从钴酸锂材料中脱出,但脱出量小于50%时,材料的形态和晶型可以保持稳定。随着锂离子脱出量增大至50%时,钴酸锂材料将发生相变,如果此时继续充电,钴将溶解在电解液中并产生氧气,严重影响电池循环稳定性和安全性能,因此一般的钴酸锂充电截止电压为4.2V。
磷酸铁锂(LFP):能量密度低,安全性突出