锂电池正极材料对比分析-韭研公社

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锂电池正极材料对比分析

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一路向北的龙头选手

2022-02-04 15:39:27

资料来源：Weikang Li, Enabling high areal capacity for Co-free high voltage spinel materials in next-generation Li-ion batteries

常被用作锂电池正极材料的有：钴酸锂（LCO）、镍钴铝酸锂（NCA）、磷酸铁锂（LFP）、锰酸锂（LMO）和镍锰酸锂（LNMO）。本文将从容量保持率、循环寿命、振实密度、热稳定性四个维度对以上五种材料进行对比分析。
【容量保持率维度】
从容量保持率维度来看，在一倍速率放电情况下，锰酸锂（LMO）的容量保持率位列首位。钴酸锂（LCO）、镍锰酸锂（LNMO）与磷酸铁锂（LFP）位列其次，四者的容量保持率均可达95%及以上。镍钴铝酸锂（NCA）的容量保持率位列末位，为90%。
在五倍速率放电情况下，锰酸锂（LMO）、镍锰酸锂（LNMO）与钴酸锂（LCO）依旧位列前位，容量保持率均可达90%及以上。磷酸铁锂（LFP）与镍钴铝酸锂（NCA）的容量保持率出现大幅下降，分别为85%和80%。
注：何为放电速率？
表示放电快慢的一种量度。公式：充放电倍率=充放电电流/额定容量。
例：100Ah的电池用20A放电时，则其放电倍率为0.2C（20A/100Ah），也代表5小时放电完毕。
换言之，若所用的容量1小时放电完毕，称为1C放电；5小时放电完毕，则称为1/5=0.2C放电。
如果倍率越大，表明相同额定容量情况下，通过的电流越大。

【循环寿命维度】
从循环寿命维度来看，磷酸铁锂（LFP）与镍锰酸锂（LNMO）的循环100次电池容量保持率相似，均达99%以上。钴酸锂（LCO）为98%，镍钴铝酸锂（NCA）与锰酸锂（LMO）为95%。

【振实密度维度】
从振实密度维度来看，五者表现相差较大。钴酸锂（LCO）振实密度为2.8 g/cm3；锰酸锂（LMO）为2.65 g/cm3；镍锰酸锂（LNMO）与镍钴铝酸锂（NCA）两者振实密度接近，均超2.4 g/cm3；磷酸铁锂（LFP）为1.6 g/cm3。
注：何为振实密度？
简单来说，就是粉末在振动、压实之后的密度，公式=粉末质量/体积。若振实密度低，单就这一指标，会导致能量密度低。

【热稳定性维度】
从热稳定性维度来看，各种材料的热失控温度分别为：磷酸铁锂（LFP）470 ℃、镍锰酸锂（LNMO）280℃、锰酸锂（LMO）260℃、钴酸锂（LCO）240℃、镍钴铝酸锂（NCA）170℃。

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