鋰離子電池是破解當(dāng)前世界資源、環(huán)境困境的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，其主要組成部分為正負(fù)極活物質(zhì)、導(dǎo)電劑等輔料、隔膜、電解液等。其中，正負(fù)極材料是決定電芯容量高低的關(guān)鍵。目前研究和使用最多的鋰離子電池材料主要是鋰過渡金屬氧化物，包括以下三種類型：

　　1.六方層狀結(jié)構(gòu)材料

例如：LiNi0.5Mn0.5O2、 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、LiCoO2

　　2.尖晶石結(jié)構(gòu)材料

例如：LiMn2O4、富鋰材料Li1+xMxM′1-x O2+x

　　3.聚陰離子類正極材料

例如：磷酸鹽LiFePO4、硅酸鹽Li2FeSiO4和釩酸鹽LiNiVO4

根據(jù)目前鋰電池發(fā)展情況來看，商業(yè)化程度較高的正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、NCM三元材料、NCA三元材料等等。

隨著對(duì)正極材料性能要求的提高，一元的鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰由于有其各自的弱點(diǎn)被逐漸淘汰，將三者的優(yōu)勢結(jié)合起來后就形成了現(xiàn)在常用的NCM三元材料。NCM最初的產(chǎn)品是NCM111，之后出現(xiàn)NCM523、NCM622，直到現(xiàn)在的NCM811，三元材料中隨著鎳含量逐漸升高，活物質(zhì)的最大克容量就提高了。

鎳、鈷、錳三元素對(duì)正極材料的性能貢獻(xiàn)可以用下圖來說明：

由上圖可以看出，Co含量升高電芯的穩(wěn)定性上升但是成本也上升，Mn含量的提高能夠降低造價(jià)并提高安全性，Ni含量上升提高電芯的容量，但是安全性降低了。NCM三元材料是電芯容量、穩(wěn)定性、安全性之間的博弈，選擇什么樣的原材料需要看需要什么樣的性能。目前國內(nèi)很多電動(dòng)車廠商采用的都是NCM三元正極材料，如吉利帝豪、北汽、江淮汽車、比亞迪、長安、眾泰等等。

為了解決高容量電芯的安全性問題，也有采用在LiNixCoyO2的基礎(chǔ)上再摻雜Al，即所稱的NCA三元材料。由于A1-O鍵更強(qiáng)于Co-O鍵和Ni-O鍵，同時(shí)Al2O3相對(duì)于Ni、Co的氧化物而言是一種更優(yōu)異的熱導(dǎo)體，故Al的摻雜不僅弱化了材料對(duì)電解液的氧化能力，而且有利于傳導(dǎo)氧化電解液所產(chǎn)生的熱量，電化學(xué)惰性的A13+在進(jìn)一步提高了材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，大大提高了材料的熱穩(wěn)定性。特斯拉汽車采用的是18650型的NCA三元正極材料，電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程可達(dá)約600公里。

磷酸鐵鋰（LiFePO4）是目前研究較多的鐵系正極材料，自從于1997年被A.K.Padhi首次報(bào)道之后就被廣泛研究和應(yīng)用于電化學(xué)領(lǐng)域。LiFePO4具有橄欖石結(jié)構(gòu)，其理論容量為170mAh/g，由于其原料來源豐富、制備成本低廉、循環(huán)性能好和安全性能優(yōu)異等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車，比亞迪部分汽車采用的是LiFePO4正極材料，但是其比容量低一直是限制其發(fā)展的壁壘。

新能源產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展，正極材料百花齊放，各爭長短，沒有最完美的原材料，只有選擇合適的材料、完善的工藝、合適的零配件才能做出優(yōu)異的電芯。相信科技的進(jìn)步會(huì)帶來更加好的原材料，助力新能源行業(yè)的發(fā)展。

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