如何选择动力锂电池的正极材料及安全性分析

随着锂离子电动车在北京、上海、苏州、杭州等国内大中城市的热销,越来越多的电动车厂商开始上马锂电池项目,然而,选择什么样的锂电池成为他们面临的首要问题。虽然锂电池的保护电路已经比较成熟,但对动力电池而言,要真正保证安全,正极材料的选择十分关键

如何选择动力锂电池的正极材料及安全性分析

随着锂离子电动车在北京、上海、苏州、杭州等国内大中城市的热销，越来越多的电动车厂商开始上马锂电池项目,然而，选择什么样的锂电池成为他们面临的首要问题。虽然锂电池的保护电路已经比较成熟，但对动力电池而言，要真正保证安全，正极材料的选择十分关键。 目前，在锂离子电池中使用量最多的正极材料有以下几种：钴酸锂（LiCoO2），锰酸锂（LiMn2O4），镍钴锰酸锂（LiCoxNiyMnzO2）以及磷酸铁锂（LiFePO4）。究竟选择哪种正极材料的锂电池？下文会做详细地分析。

测试锂离子电池的安全问题，过充（指充电电压超过其充电截止电压，对锂离子电池来说，一般可以将10V/节定为过充电压）是一个很好的方法。谈到过充，我们应该首先了解一下锂离子电池的充电原理（如图1所示）。锂离子电池的充电过程是Li 从正极跑出来，通过电解液游到负极并得到电子，嵌入到负极材料中，而放电的过程则相反。

衡量正极材料安全性主要考验：

A：容不容易在充电时形成枝晶。

锂离子电池的充电过程就是Li 从正极跑出来，通过电解液游到负极被还原并嵌入到负极材料中；放电的过程则相反，负极材料中的锂被氧化，通过电解液，嵌入正极材料。

基于循环性地考虑，钴酸锂（LiCoO2）材料的实际使用容量只有其理论容量的二分之一，即使用钴酸锂作为正极材料的锂离子电池在正常充电结束后（即充电至截止电压4.2V左右），LiCoO2正极材料中的Li将还有剩余。可用以下简式表示：LiCoO2→0.5Li Li0.5CoO2（正常充电结束）。此时如果充电电压继续升高，那么LiCoO2正极材料中的剩余的Li将会继续脱嵌，游向负极，而此时负极材料中能容纳Li的位置已被填满，Li只能以金属的形式在其表面析出。一方面，金属锂的表面沉积非常容易聚结成枝杈状锂枝晶，从而刺穿隔膜，

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