锂离子电池对正极材料的要求

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锂离子电池对正极材料的要求

锂离子电池对正极材料的要求
锂离子电池的主要部件有正极、负极、电解液、隔膜等,锂离子能量的存储和释放是以电极材料的氧化还原反应形式实现的,正极活性物质是锂离子电池最为关键的核心材料。下面由电池之都为大家讲解锂离子电池对正极材料的要求:
锂电池正极材料产品标准技术规范
1 锂离子电池对正极材料的要求
正极是电池的核心部件,其优劣直接影响电池性能。一般而言对正极活性物质有如下要求:
·允许大量 Li+嵌入脱出(比容量大);
·具有较高的氧化还原电位(电压高);
·嵌入脱出可逆性好,结构变化小(循环寿命长);
·锂离子扩散系数和电子导电性高(低温、倍率特性好);
·化学/热稳定性高,与电解液相容性好(安全性好);
·资源丰富,环境友好,价格便宜(成本低、环保)。
一般而言,正极材料的关键性能指标有:化学成分、晶体结构、粒度分布、振实密度、比表面积、pH值、首次放电比容量、首次充放电效率、循环寿命等。
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动力锂电池未来发展需要解决的三个瓶颈
我国动力轿车开展不顺的关键要素有续航路程、充电速度、安全功能,这三个要素都是动力锂电池技能不过关引起的,因而也能够看作是动力锂电池的三个技能瓶颈。下面由电池之都为大家讲解动力锂电池未来发展需要解决的三个瓶颈:
一、续航路程短:跟着技能的不断老练,以锂电池作为动力源的电动轿车续航路程已由当初的不到100公里添加至当时干流的300公里摆布,单个车型的续航路程突破了400公里。但与当时燃油轿车的干流行进路程500公里比较还有一定差距。这一疑问能够通过多串单体电芯来解决,可是带来的负面疑问是体量过大,增大轿车行进不方便。
二、充电速度慢:相对于行进路程短,但动力锂电池充电较慢是电动轿车开展更大的制约。在正常速度下,电动轿车的动力锂电彻底充满需求4~8小时。现在也有迅速充电锂电池,能够在1~2小时内充满,但其负面影响极大,寿数会骤减至本来的1/3,且电池功能会明显下滑。燃油轿车则不存在这些疑问,加油时刻不超过5分钟,安全性和稳定性都能得到保证。
三、安全功能待完善:自锂离子电池诞生以来,安全疑问就一直困惑消费者。从手机、笔记本,到现在的电动轿车,安全事故不断发作。除了日产和特斯拉的电动轿车还未有起火报道外,我国的众泰和比亚迪、美国的通用和菲斯克的电动轿车均有自燃或起火事情发作。
上述三个疑问的存在,使得锂电池因为战胜这三个缺陷的研制本钱添加,高价商品相同制约了动力电池及动力电池电动轿车的开展。
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锂电池的正极材料和负极材料有哪些
随着锂电池应用越来越多,锂电池的种类越来越多,决定锂电池的种类主要是正极材料和负极材料的区别,下面由电池之都为大家讲解锂电池的正极材料和负极材料有哪些:
锂电池正极材料市场主要由钴酸锂、三元材料、锰酸锂、磷酸铁锂几种产品占据。日本锂电行业研究机构IIT公司统计数据显示,中国锂电池正极材料中,钴酸锂占49%,三元材料占22%,锰酸锂占16%,磷酸铁锂占6%,其他材料占7%。
目前市场上商业化的正极材料只有钴酸锂。但从性能方面看,钴酸锂循环次数较低,且晶体结构热稳定性差,存在较大的安全隐患,只适宜做小型电池。而磷酸铁锂循环次数达到2000次以上、价格低廉、无毒环保,三元材料和锰酸锂各方面性能也优于钴酸锂,故锰酸锂+三元材料、磷酸铁锂是动力电池领域和超大容量电源的两种主流技术方向。
在两种主流方向中,磷酸铁锂是中国主推的技术,市场热度很高。该产品于1997年引起国内关注,国家863”计划于次年投入20亿元对其进行研究。但截至目前,产业化尚处于刚起步阶段。国内有60~70家企业完成了磷酸铁锂生产线的购置,总产能近2万吨/年。但工业化批量生产的只有十几家,且生产规模较小,其余的都在中试或试生产阶段。
锰酸锂+三元材料复合材料是日本、韩国主推的技术,因其具有明显的成本优势,国际国内市场份额近年来都在不断增长,但在我国同样存在开工不足现象。与日韩锂电企业侧重于开发锰酸锂及三元材料为正极的动力电池不同的是,美国主要开发以磷酸铁锂为正极材料的动力电池。美国磷酸铁锂电池的制造企业中,又以A123Systems(NASDAQ:AONE)和Valence(NASDAQ:VLNC)为代表性企业。而这些企业都于近年内相继在中国投资建厂,节省成本的同时,也在积极开拓中国下游市场。
钴酸锂的新建、拟建项目已经很少,市场占有率有所下滑,产业进入萎缩期。锂电池在电动汽车和储能领域的推广,将为磷酸铁锂、锰酸锂+三元材料两种主流产品带来快速的市场需求增长。但未来动力电池正极材料究竟由谁主导,还有待时间的检验。
负极材料
全球锂电负极材料产能主要集中于中日两国,呈现出明显的区域集中和企业集中两大发展趋势。日本以三菱化学、日立化成(HitachiChemical)、吴羽化工(Kureha)等企业承担了该国主要负极材料的产能。出于为接近资源、降低制造成本的考虑,日本的主要负极材料企业也纷纷将产能转移到石墨资源丰富的中国。
2012年中国负极材料总体市场规模为20.08亿人民币,同比上升15.3%。其中,天然石墨贡献7.26亿元,人造石墨(不包含MCMB)贡献10.61亿元,中间相碳微球和钛酸锂等其它负极材料贡献2.21亿元。
规模增长的同时,负极材料供应逐步过剩,价格呈下滑趋势。负极材料厂家逐步增多,新进的负极材料企业为了获得市场份额,往往采取低价策略,行业供给过剩,且下游客户电芯厂商的市场份额趋于集中,小电芯厂的市场份额萎缩,负极材料企业下游买家的议价能力进一步加强。
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