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锂电池材料全球定位及技术突破方向

  虽然锂电池正极材料具有广阔的市场,前景十分乐观。但锂电池正极材料还存在一定的技术瓶颈,尤其是它的电容量高与安全性能强的优势还未充分发挥出来。为了认识锂电池正极材料,让我们首先全面认识一下锂电池。锂电池主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液等构成,正极材料在锂电池的总成本中占据40%以上的比例,并且正极材料的性能直接影响了锂电池的各项性能指标,所以锂电正极材料在锂电池中占据核心地位。锂电池的安全性、可靠性问题是产业化过程中决定性的问题,而这正是正极材料要解决的。锂电池是高容量、高电压、高能量密度的电池,而且高能量密度是由于高电压、高容量导致的。锂电池安全性问题是它本身的内部因素决定的。

 
  目前在国内已经市场化的锂电池正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料等产品。它们的应用范围一般是:钴酸锂是目前便携式电子产品电池主要用的材料,锰酸锂是电动公交车上使用的正极材料,三元材料厂是高功率的材料,现在主要用到混合动力车、电动工具上,磷酸铁锂电池被作为中国动力锂电池的主要发展方向,是安全性最高的,不过它的缺点也是明显的,即低电压,与其它三种正极材料形成的3.7V锂电池相比,磷酸铁锂电池的电压只有3.2V,而未来电池发展的趋势就是做的更小更轻,实现这一目标重要的一点就是电压要高,电压高能量密度就高了,就能在较小的体积下储备更多的电能,如何改变磷酸铁锂电池的笨重形象,将是国内动力锂电池企业必须面对和解决的问题。同时,磷酸铁锂电池的低温性能差,在零下20度的时候,磷酸铁锂电池已经不能工作了,但锰酸锂仅有一些电压的下降,容量的衰减非常有限??梢栽て诘氖?,5V以上的尖晶石材料作为第2代材料会在以后的锂电池正极材料中推出。
 
  全球范围来看,锂电池企业主要集中在日本、中国和韩国,相应的锂电池正极材料的生产也主要集中在以上国家。由于锂电池正极材料生产所需的锂、钴、锰、镍等金属资源丰富,近年来我国锂电池正极材料行业不断发展壮大,已经形成了以京津地区、长江中下游地区和华南地区三大锂电正极材料产业基地,并进而带动了储能电池和动力电池应用市场的迅速发展。具体来说,手机、笔记本电脑、数码相机、摄像机等消费电子产品对新型、高效、环保电池材料的强劲需求使我国电池新材料市场不断扩大,而新能源汽车的大规模商业化更将为锂电池正极材料带来新机遇。
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