自從70年代人們發(fā)現(xiàn)了可以嵌入鋰離子的TiS2金屬化合物,特別是90年代SONY采用可以嵌鋰的鈷酸鋰做陰極材料,石墨做陽極材料的鋰離子電池以來,鋰離子電池的負極材料一直是石墨類材料,錫類化合物和硅類化合物負極材料仍然沒有獲得大的進展;但是正極材料已經從鈷酸鋰材料一枝度秀,到鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、磷鐵酸鋰材料齊頭并進的發(fā)展趨勢。
鈷酸鋰材料作為第一代商品化的鋰離子電池正極材料,還有許多不可取代的優(yōu)勢:材料的加工性能很好,密度高,比容量相對較高,材料的結構穩(wěn)定,循環(huán)性能好,材料的電壓平臺較高且比較穩(wěn)定,是目前最成熟,也是唯一商業(yè)化的正極材料,在短時間內,特別是在通訊電池領域還有不可取代的優(yōu)勢。但是其存在的價格昂貴、容量幾乎發(fā)揮到了極限、資源緊缺、安全性差等缺陷使得其必然在最近的5到10年內遭受被取代命運。現(xiàn)在取代鈷酸鋰材料有兩個方向,一是在動力電池領域,錳酸鋰和磷鐵酸鋰是最有希望的材料,二是在通訊電池領域,鎳鈷鋰和鎳鈷錳鋰三元材料是最有希望代替鈷酸鋰的正極材料。????
錳酸鋰材料是除鈷酸鋰外研究最早的正極材料,通過多年的研究,材料的性能得到較大的改善。其較高的安全性,低廉的價格,使其在動力電池領域有廣闊的應用前景;但是其較低的比容量,較差的循環(huán)性能,特別是高溫循環(huán)性能使得其應用受到了較大的限制,雖然通過最近幾年的研究,循環(huán)性能得到一定的改善,但是高溫循環(huán)性能還沒有得到較好的解決,推遲了其大規(guī)模商業(yè)化的步伐。
磷鐵酸鋰材料是最近兩年才快速發(fā)展起來的正極材料,其低廉的價格,較高的安全性能,較好的結構穩(wěn)定性,優(yōu)越的循環(huán)性能使得其作為動力電池和備用電源領域有廣闊的應用前景,大有取代錳酸鋰之趨勢。但是其也存在一些難易解決的問題,特別振實密度低,體積比容量低,電導率低,低溫方電性能差,倍率放電差等問題需要繼續(xù)研究和改進。
近年來世界范圍內大量研究已經使其取得的較大的發(fā)展和進步,使其產業(yè)化的阻礙已經得到較大的緩解,材料的電導率研究取得了較大的進步,振實密度和體積比容量低對動力電池來說,也許不是問題,現(xiàn)在問題的重點集中在低溫性能和倍率放電方面。如果在最近的一兩年內,材料的低溫和倍率性能取得突破的話,磷鐵酸鋰的產業(yè)化指日可待。
從最近的測試看這個問題基本得到了很好的解決,現(xiàn)在唯一的問題是密度低。 在小型通訊電池領域,最有可能代替鈷酸鋰的是鎳鈷酸鋰和鎳鈷錳酸三元材料,目前市場上還沒有大量出現(xiàn)此類材料,但是隨著電子領域的快速發(fā)展,其對電池容量的要求也越來越高,必然推動高容量的鎳鈷類材料和鎳鈷錳三元材料的發(fā)展。????