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鋰電池正極材料現(xiàn)狀及未來趨勢
湘財(cái)證券近日舉辦了鋰行業(yè)報(bào)告會(huì)，邀請了北京大學(xué)其魯教授作了《鋰電池正極材料產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀及未來前景》的報(bào)告，并就相關(guān)問題進(jìn)行了交流。
會(huì)議報(bào)告要點(diǎn)：
鋰電池的安全性、可靠性問題是產(chǎn)業(yè)化過程中決定性的問題鋰電池安全性問題是它本身內(nèi)部的因素導(dǎo)致的。鋰電池的構(gòu)成材料主要有正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解液等，正極材料對安全性影響非常大。鋰電池的結(jié)構(gòu)決定了使用的材料與傳統(tǒng)的干電池、一次電池是不一樣的。鋰電池是高容量、高電壓、高能量密度的電池。高能量密度是由于高電壓、高容量導(dǎo)致的，高電壓就使得傳統(tǒng)的電池技術(shù)無法使用；電解液使用的是一種非質(zhì)子性的、非水溶液性質(zhì)的耐高壓的有機(jī)電解液，隔膜材料都是用的高分子材料，負(fù)極材料都是用的碳質(zhì)的負(fù)極材料。這些物質(zhì)在空氣當(dāng)中都是非常易燃的。這就是鋰電池的安全性問題的一個(gè)最主要的原因。北京奧運(yùn)會(huì)50輛使用盟固利錳酸鋰電池的公交車圓滿完成奧運(yùn)任務(wù)后又在北京的市區(qū)內(nèi)運(yùn)行了兩年多，一切都正常；上海世博會(huì)的更大規(guī)模的120輛電動(dòng)車也按照我們預(yù)計(jì)的正常在運(yùn)行，沒有出現(xiàn)安全性問題。電動(dòng)公交車、出租車、普及到家庭用車就是時(shí)間的問題了。當(dāng)然電池需要做得更安全，因?yàn)閮?nèi)部的因素還沒有完全消除掉爆炸的因素，目前運(yùn)行的時(shí)間和規(guī)模還不足以證明安全性問題都解決了。
各種正極材料未來發(fā)展方向構(gòu)成鋰電池的各種各樣材料里面，正極材料是非常重要的。對于正極材料，鈷酸鋰是目前便攜式電子產(chǎn)品電池主要用的材料、尖晶石結(jié)構(gòu)的錳酸鋰是我們北京奧運(yùn)、上海世博電動(dòng)公交車上使用的正極材料，鎳酸鋰是高功率的材料，現(xiàn)在主要用到混合動(dòng)力車、電動(dòng)工具上的正極材料。這三種正極材料在過去的20年中，鈷酸鋰依然起著重要的作用，今后的錳酸鋰和鎳酸鋰會(huì)發(fā)展的比較快。還有一種正極材料磷酸亞鐵鋰，我們沒有把它作為一個(gè)發(fā)展的重點(diǎn)。對尖晶石錳酸鋰和磷酸亞鐵鋰的特性做個(gè)比較：
（1）電壓。錳酸鋰的充放電電壓都比磷酸亞鐵鋰高多了，這是一個(gè)很重要的特性。未來電池發(fā)展的趨勢就是做的更小更輕，如何實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，很重要的一點(diǎn)就是電壓要高，電壓高能量密度就高了。從能量密度方面考慮，錳酸鋰、鈷酸鋰、鎳酸鋰的體積能量密度和重量能量密度都是有著明顯的優(yōu)勢的。
低電壓的材料不是一個(gè)發(fā)展的趨勢。
（2）低溫性能。在低溫情況下，在零下20度的時(shí)候，磷酸亞鐵鋰已經(jīng)不能工作了，但錳酸鋰僅有一些電壓的下降，容量的衰減非常有限。磷酸亞鐵鋰在這兩個(gè)特性方面的缺點(diǎn)就導(dǎo)致了未來不是動(dòng)力汽車鋰電池發(fā)展的重點(diǎn)。
決定未來鋰離子二次電池的幾點(diǎn)因素：價(jià)格、安全性、重量和體積未來鋰離子二次電池的發(fā)展要求更便宜更能夠被消費(fèi)者接受的價(jià)格，才會(huì)有更好的市場前景；在電動(dòng)汽車上使用的電池是不允許出現(xiàn)安全性問題的；未來動(dòng)力鋰電池重量和體積要向更小更輕發(fā)展。
2、未來的電池走向：一個(gè)是純電動(dòng)車的電池叫做高容量的電池，一是混合電動(dòng)車用的電池叫做高功率的電池。這兩個(gè)是小型鋰電之外未來發(fā)展最快的電池。
與多元材料電池相比，磷酸亞鐵鋰電池?zé)o法解決大電流充放電問題，因而在混合動(dòng)力汽車應(yīng)用存在劣勢。
未來關(guān)注的幾點(diǎn)技術(shù)動(dòng)向
1、開發(fā)更高電壓的尖晶石錳酸鋰材料。4.5伏以上的尖晶石材料作為第2代材料會(huì)在以后推出。
2、負(fù)極材料也是很重要的。從理論上講，鋰金屬作為負(fù)極材料具有最高的容量密度，但是鋰金屬還有一定的缺陷，現(xiàn)在還無法用到鋰電池上去。現(xiàn)在都是用碳做負(fù)極材料，容量只有鋰金屬的十分之一，如果過渡到鋰金屬的負(fù)極材料，負(fù)極材料的容量就可以提高10倍，未來電池就可以做得更小更輕。我們現(xiàn)在做出來的負(fù)極材料，容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)在的碳，穩(wěn)定性也很好。
3、電池技術(shù)。鋰電池從商業(yè)化應(yīng)用到今天，技術(shù)沒有發(fā)生太大的變化，傳統(tǒng)的思路導(dǎo)致了電池很難在容量上有更大的突破。新的思路可以采用非化學(xué)的其它的思路做電池極片。非傳統(tǒng)技術(shù)做電池極片，可以做到現(xiàn)在的1/3甚至更薄的厚度，質(zhì)量更小，就為大幅度提高容量密度鋪平道路。一種新型的氧化物負(fù)極高功率電池充放電10萬次都不會(huì)有問題。鈦酸鋰負(fù)極材料非常有發(fā)展前景。
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