正極材料是鋰電池的重要組成部分。正極材料對鋰電池的很多關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50%。
三元正極材料呈現三大發展趨勢。當前三元正極材料技術不斷迭代,推動鋰電池行業進一步向前發展。總體而言,三元正極材料主要有三大發展趨勢:單晶化、高電壓化、高鎳化。
單晶化,正極材料由多晶向單晶發展,可以提高壓實密度、循環壽命等。正極單晶化,對燒結工藝提出更高要求,并且更高溫度燒結容易加劇鋰鎳混排,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構重構、過渡金屬溶解并在負極表面沉積、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)發展。高鎳化主要目的是為了提高克容量,但是二價鎳在空氣中難氧化,對鋰源、燒結氣氛、生產設備等提出更高要求。并且高鎳材料更活潑,熱穩定性降低,循環壽命下降,也容易與空氣中的水和氧氣反應等。在高鎳材料中,采用單晶也可以提高循環性能、安全性等。
三大技術方向實現依賴多重因素。除了生產工藝迭代之外,還很大程度依賴摻雜、表面改性等,另外電解液配方優化也有助于正極性能發揮。目前國內三元正極企業推出中鎳高電壓、高鎳產品,海外推出核殼、NCMA等。
三元正極材料下一代:無鈷或富鋰錳基等。隨著三元正極向著高電壓、超高鎳方向發展,層狀鎳錳酸鋰(中鎳無鈷)、超高鎳無鈷等在成本、循環性能等方面可能更有優勢。另外富鋰錳基在克容量方面更有優勢。




編輯:黃飛
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