鉅大LARGE | 點擊量:1119次 | 2021年02月20日
正極材料對鋰離子電池性能的影響重要有什么
每種正極材料都有其理論能量密度,選擇了一種正極材料,就選擇了電芯能量密度的上限。正極材料的用量設計和加工制作過程中的振實密度也對電芯成品的能量密度出現(xiàn)影響。
電芯功率密度
不同的正極材料種類,決定了電池充放電功率的大體范圍。材料的一些細節(jié),作為輔助因素,也會對功率特性造成影響。比如,正極材料的晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,顆粒尺寸,摻雜原子,碳包覆工藝,材料的制備方法等。以上因素最終都是通過影響正極材料容納鋰離子的能力和脫嵌嵌入通道的通暢性來影響鋰離子電池的功率密度。
電芯循環(huán)壽命
影響電芯循環(huán)壽命的因素很多,與正極材料相關(guān)的,重要有正極材料活性物質(zhì)在循環(huán)使用中的損耗,以及充放電過程中,材料結(jié)構(gòu)的崩壞引發(fā)的正極容納鋰離子能力的衰減。而正極材料中的雜質(zhì)成分,比如單質(zhì)鐵和三價鐵,都會與電解液相互用途,出現(xiàn)不良副反應,或者造成內(nèi)部微短路。
錳酸鋰,作為使用歷史比較長的一種鋰離子電池材料,其安全性高,尤其抗過充能力強,是一大突出優(yōu)點。由于錳酸鋰自身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好,在電芯設計時,正極材料的用量不必超越負極太多。這樣,使得整個體系中的活性鋰離子的數(shù)量不多,在負極充滿以后,不會有太多的鋰離子存于正極。即使出現(xiàn)了過充情形,也不會出現(xiàn)大量鋰離子在負極沉積形成結(jié)晶的狀況。因而,錳酸鋰的耐過充能力在常用材料中是最好的。
另外,材料價格低廉,并且對生產(chǎn)工藝要求相對不高,是比較早取得廣泛應用的正極材料。
但它也存在著明顯的缺陷。尖晶石錳酸鋰的高溫性能不佳。氧缺陷的存在,使得電芯在高電壓階段容易出現(xiàn)容量衰減,同時,在高溫下進行循環(huán)使用,也會造成類似的容量衰減。原因出在引發(fā)歧化效應的三價錳離子身上。防止高溫衰減的方式重要集中在減少三價錳這個點上。