导语: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,其成本也直接决定了电池成本高低。目前,已经成功研制并得到应用的重要正极材料包括钴酸锂、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。
对于想要了解更深入信息的人来说,需要知道这些材料在设计过程中所遵循的一系列要求:
第一点,正极材料自身应当具有较高的电位,这样才能与负极材料之间形成一个大的电位差,从而带来能量密度高的设计。此外,当带电离子嵌入脱出时,对于电极的电子状态不应产生太大影响,以免给系统内部其他部件带来不利影响。
第二点,为了保证容量高,正极材料应当含有大量可逆嵌入和脱出的锂离子。在某些情况下,一些理论上容量很高,但实际上一部分键合后就失去活性的正极材料是无法投放市场使用的。
第三点,理想情况下,扩散系数应为大,这意味着在物质内部移动更快,使得嵌入和脱出的能力强。这个因素对内阻以及功率特性都至关重要。
第四点,为确保充分利用空间,大致表面积应该较大,有足够多用于嵌入金属原子的位置。这样可以使得金属原子的嵌入通道相对较短,便于进行嵌入和脱除操作,同时还要确保有足够多待接收金属原子的空间位置。
第五点,由于安全性考量,与电解液需具备良好的相容性及热稳定性。这一点非常关键,因为它关系到整个设备或系统是否安全运行。
最后第六点,即便考虑到经济效益,也必须寻找易得且加工性能好的原始物质。这能够降低生产成本,并且由于其结构稳定,它们更容易被推广应用。