锂能产业集中宣传(8)

温使用。

（2）凝胶聚合物电解质锂离子电池。即在固体聚合物电解质中加入增塑剂等添加剂，从而提高离子电导率，使电池可在常温下使用。

（3）聚合物正极材料的锂离子电池。采用导电聚合物作为正极材料，其比能量是现有锂离子电池的3倍，是最新一代的锂离子电池。

3.13 与其他电池相比，锂离子电池有哪些优越性？ 与铅酸，镍氢和镍镉等电池相比较，锂离子电池的优越性可归纳如下：

（1）工作电压高（是镍镉电池氢-镍电池的3倍）； （2）比能量大（每公斤可达165WH是氢-镍电池的3倍）；

（3）体积小（仅为铅酸、镍氢电池的1/3）； （4）质量轻（比传统电池至少轻50﹪）；

（5）循环寿命长（循环次数在500-1000次左右）； （6）自放电率低； （7）无记忆效应；

（8）无污染（电池材料不存在有毒物质）。

电池性能比较

工作电压

铅酸 1.2 镍镉 1.2 30

镍氢 1.2 钴酸锂 3.6 磷酸 铁锂 3.2 ( V ) 质量比能量( Wh/kg ) 体积比能量( Wh/L ) 循环寿命(次) 自然放电率 ( ﹪/m ) 快速充电 能力 耐过充能力 强 强 强 差(保护 电路) 安全性 记忆效应 环境问题 制造成本(RMB/WH) 使用成本(RMB/WH千次) 3.1 4.1 4.2 4.81 1.3 腐蚀性 有 铅和酸液 污染 1.3-1.5 镉毒性 环保 环保 环保 强 有 强 无 动力电池 较差 无 无 强 强 差 差 较强 强 强 20-30 25-30 30-35 6-9 3-5 400-500 500 500 800 >2000 33 50 65 105-140 100-105 60 150 200 300 260 1.8-2.3 1.9-2.3 3.6-4.1 2.0-2.6 3.14 锂离子电池正极材料主要有哪些？它们有哪些优缺点？

锂离子电池产业链中，市场容量最大、附加值最高的是正极材料，占锂离子电池成本的30%以上，根据材料不同，毛利率低则15%，高可达70%以上。锂离子电池正极材料的研究主要集中在过渡金属氧化物钴酸锂（LiCoO2）、镍酸锂（LiNiO2）、锰酸锂（LiMn2O4）及三元材料（Li-Co-Mn-Ni-O）。

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此外，一些新型电极材料如磷酸铁锂等LixMPO4(M=Fe、Mn、V、Ni、Co)，也开始成为近年来研究和应用的热点。

锂离子电池几种正极材料的优缺点：

（1）钴酸锂体系作为锂离子电池正极材料取得了很大发展，但由于全球钴储量有限，价格昂贵，毒性大，作为正极材料电池成本较高；另外，过充时LiCoO2所产生的CoO2对电解质氧化的催化活性很强，且放出大量热量而导致严重的安全隐患，因此该类材料主要应用在小容量、低倍率充放电电池，如手机、笔记本、数码产品用锂离子电池；

（2）镍酸锂的理论容量为274mAh/g，实际容量可达190～210m Ah/g，工作电压范围为2.5～4.1V，不存在过充电与过放电的限制，具有较好的高温稳定性，无污染，比Co成本低，和多种电解液有良好的相容性，是一种很有前途的锂离子电池正极材料。LiNiO2作为锂离子电池正极材料存在如下不足之处：LiNiO2制备困难，要求在富氧气氛下合成，工艺条件控制要求较高且易生成非计量化合物；

（3）用于锂离子电池正极材料的锰酸锂具有尖晶石结构。其理论容量为148 mAh/g，实际容量为90～120 mAh/g。工作电压范围为3～4V。该正极材料的主要优点为：锰资源丰富、价格便宜，安全性高，比较容易制备。缺点是理论容量不高；材料在电解质中会缓慢溶解，即与电解质的相容性不太好；在深度充放电的过程中，材料容易发生晶格畸变，造成电池容量迅速衰减，特别是在高温下使用时更是如此；

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（4）磷酸铁锂材料具有橄榄石晶体结构，是近年来研究的热门锂离子电池正极材料之一。其理论容量为170 mAh/g，在没有掺杂改性时其实际容量已高达110 mAh/g。通过对LiFePO4进行表面修饰，其实际容量可高达165 mAh/g，已经非常接近理论容量。工作电压范围为3.2V左右。与以上介绍的正极材料相比，LiFePO4具有高稳定性、更安全可靠、更环保并且价格低廉。LiFePO4的主要缺点是理论容量不高，室温电导率低，但可通过添加导电剂解决此问题。基于以上原因，LiFePO4在大型锂离子电池方面有非常好的应用前景；

（5）富锂锰基正极材料在保持较低成本的同时，放电比容量达到了140-160mAh/g，其中适用于动力型锂离子电池的RM-2富锂锰基正极材料的放电比容量达到155mAh/g以上（2.75-4.2V,1C），RM-1型富锂锰基正极材料的放电比容量为140mAh/g，循环1800次容量保持率为70%，并且安全性能优良。

使用各种正极材料锂离子电池的性能比较

钴酸锂 LiCoO2 振实密度2.8～3.0 （g/cm3） 克容量140～145 (mAh/g) 155～165 100～115 130～140 140～160 2.0～2.3 2.2～2.4 1.0～1.4 ≥2.0 LiNiCoMnO2 LiMn2O4 LiFePO4 镍钴锰 锰酸锂磷酸铁锂 富锂锰基 33

电压平台3.6 (V) 循环性能 ≥500次 ≥500次 ≥300次 ≥2000次 ≥2000次 3.6 3.7 3.2 3.5 过渡金属 贫乏 贫乏 丰富 非常丰富 丰富 原料成本 很高 高 低廉 低廉 一般 环保 含钴 含镍、钴 无毒 无毒 无毒 安全性能 差 较好 良好 优秀 优秀 小电池/ 适用领域 小电池 动力电池 动力电池 动力电池/超大容量电源 动力电池/超大容量电源 3.15 磷酸铁锂的优势有哪些？

磷酸铁锂正极材料是用来做锂离子二次电池的， 现在主要方向是动力电池，相对NI-H,Ni-Cd电池有很大优势。 磷酸铁锂动力电池的优势:

（1）超长寿命。长寿命铅酸电池的循环寿命在300次左右，最高也就500次，而山东海霸能源集团有限公司生产的磷酸铁锂动力电池，循环寿命达到2000次以上，标准充电（5小时率）使用，可达到2000次。同质量的铅酸电池是“新半年、旧半年、维护维护又半年”，最多也就1—1.5年时间，而磷酸铁锂电池在同样条件下使用，将达到７－８年。综合考虑，性能价格比将为铅酸电池的4倍以上；

（2）使用安全。磷酸铁锂完全解决了钴酸锂和锰酸锂的

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