客服热线
江苏前锦企业集团公司(窑炉部) > 新闻中心 > 镍钴锰酸锂三元材料的未来发展

镍钴锰酸锂三元材料的未来发展

在现有的钴酸锂、改性锰酸锂、磷酸铁锂和镍钴锰酸锂三元材料4种目前正在应用的正极材料中,镍钴锰酸锂三元材料是未来5a研发和产业化的主流,也是最有潜力成为下一代动力型锂离子电池和电子产品用高能量密度小型锂离子电池正极材料。根据其应用领域的不同,分别向高镍化、高密度化和高电压化发展。高镍含量的三元材料其结构稳定性和热稳定性较差,对环境要求很苛刻,尽管其可逆比容量在同等充电电压下更高一些。

中国发展高镍三元材料不具有比较优势,因为中国在材料和电池制备环境控制及生产自动化程度等方面都低于国外发达国家,特别是日本。而高密度化和高电压化的镍钴锰酸锂三元材料对环境及设备要求都低很多,制备加工难度较小,一致性和可靠性高,并且同样可以达到高能量密度的目标。 而在应用领域方面,镍钴锰酸锂三元材料未来将主要应用于动力型锂离子电池和电子产品用高能量密度小型锂离子电池中。在电子产品用小型高能量密度锂离子电池中,提高充电电压和压实密度是镍钴锰酸锂三元材料未来发展的方向。从材料本身在高电压下的结构稳定性来说,镍钴锰酸锂三元材料比钴酸锂具有优势。钴酸锂在充电电压高于4.2V时,晶体结构会逐渐坍塌。为了提高其在高电压下的结构稳定性,必须掺杂改性,但这种掺杂改性通常对材料的其他性能有害。而镍钴锰酸锂三元材料目前认为至少在4.5V时晶体结构是稳定的,因此其循环性能从根本上来说是有保障的,需要解决的主要问题是材料和电解液的相容性与匹配性。

未来的发展目标是将镍钴锰酸锂三元材料的压实密度达到3.9g/cm3 ,充电电压达到4.5V,可逆比容量 达到200mA·h/g,电极能量密度比钴酸锂高25%,成本比钴酸锂低25%以上,从而取代钴酸锂。在动力型锂离子电池中,镍钴锰酸锂三元材料具有的较高能量密度、长循环寿命、较高的可靠性与一致性及适中的成本等优点将会逐渐体现出来。而目前需要解决的主要问题是安全性,特别是在15A·h以上容量单体电池组成的电池组中。就材料本身的热稳定性和安全性而言,镍钴锰酸锂三元材料相比较锰酸锂和磷酸铁锂而言要差一些,这需要从材料本身改性、单体电池和电池组设计及电控系统和车辆设计等方面加以改善。由于动力型锂离子电池对循环寿命和安全性的要求较高,因此其高电压体系的发展要慢于其在高能量密度小型锂离子电池中的应用。随着高电压体系在电子产品用小型锂离子电池中应用的成熟,未来也会逐渐在动力型锂离子电池中使用,这对于提升锂离子电池的能量密度,提高电动车辆一次充电的行驶距离具有重要意义。 总体而言,由于镍钴锰酸锂三元材料具有成分比例可变性这一特点,可以根据不同应用领域的使用要求设计材料,因此其在许多领域内都具有很大市场潜力。预计未来5a将会成为锂离子电池正极材料的主流。

图为公司实物拍摄,图文仅供阅读,复制转载必究。

前锦企业 江苏窑炉公司,专业镍钴锰酸锂三元材料窑炉制造厂家,  公司拥有中、日、德三国工业炉制造资质,节能高效、质量可靠、用后无忧。