锂离子电池正极材料比较表
锂离子电池高镍三元正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)研究进展
(1. School of Materials and Energy, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China; 2. College of Chemistry and Chemical Engineering, Zhongkai University of Agriculture and Engineering, Guangzhou 510225, China)
钴酸锂 一般
一般
尚可
较高 热稳定性好
NCM811 最高
一般
一般
最高 易热分解
而富镍层状的镍钴锰酸锂(LiNixCoyMn1-x-yO2(简 称NCM，0 <x，y <1)三元材料虽然也存在缺陷，比如 稳定性较差、安全性能不高等，但因其其他方面性能 相对均衡，兼具有能量密度高、功率密度高、环境友 好等特点被建议作为具有前途的正极材料应用到下 一代锂离子电池中[20-24]。在三元材料中，只有镍和钴 具有电化学活性，锰的存在只是为了稳定晶体结构，
Key words: lithium-ion battery; high nickel ternary cathode material; LiNi0.8Co0.1Mn0 O .1 2 (NCM811); modification technology; conductive additive
由于全球气候变暖备受人们广泛关注，开发可 持续能源是急需的[1-5]，在未来可持续再生能源将会
1.2 NCM811的合成方法 三元NCM811正极材料合成的关键技术在于其
锂离子电池用正极材料---RD
LWN confidential
1
Ⅰ.锂离子电池
锂离子电池内的电化学反应
Electrochemical Reaction
Cathode LiCoO2 → Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-
Anode Cn + xLi+ +xe- → CnLix
Overall LiCoO2 + Cn → Li1-xCoO2 + CnLix 工作电位：4.5 ～ 3.0V
备注 预计极限
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9
Ⅱ.正极材料 — 2.LCO
HV LCO的结构及变化
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10
Ⅱ.正极材料 — 2.LCO
LiCoO2 Hexagonal
Li0.5CoO2 Monoclinic
Li0CoO2 Hexagonal
19
Ⅱ.正极材料 — 7.材料对比总结
压实密度 g/cm3
4.0
电压 V
3.70
3.82
3.84
LCO优缺点
优点： -可以用多种原料和合成方法进行生产。
→ 可以针对电池性能进行合成方法调整。 -压实密度高，能量密度高。
缺点： -钴价波动大，价格昂贵。 -安全性能差。
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Ⅱ.正极材料 — 2.LCO
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Ⅱ.正极材料 — 3.NCM
NCM材料一般形态为一次颗粒团聚而成的球形颗粒。国内有厂家为了改善性能(高温，压实等)做成单晶颗粒， 但容量和倍率性能不利。
锂离子电池正极材料理论电容量的计算
锂离⼦电池正极材料理论电容量的计算锂离⼦电池正极材料理论电容量的计算常常看见⽂献上说该材料的理论电容量是多少mA h/g下⾯给出理论计算⽅法：1mol正极材料Li离⼦完全脱嵌时转移的电量为96500C（96500C/mol是法拉第常数）由单位知mAh/g指每克电极材料理论上放出的电量：1mA·h＝1×（10^-3）安培×3600秒＝3.6C以磷酸锂铁电池LiFePO4为例：LiFePO4的分⼦量是157.756g/mol, 所以他的理论电容量是96500/157.756/3.6=170 mA h/g关于法拉第常数法拉第常数（F）是近代科学研究中重要的物理常数，代表每摩尔电⼦所携带的电荷，单位C/mol，它是阿伏伽德罗数NA=6.02214×1023mol-1与元电荷e=1.602176×10-19 C 的积。
尤其在确定⼀个物质带有多少离⼦或者电⼦时这个常数⾮常重要。
法拉第常数以麦可·法拉第命名，法拉第的研究⼯作对这个常数的确定有决定性的意义。
⼀般认为此值是96485.3383±0.0083C/mol，此值是由美国国家标准局所依据的电解实验得到的，也被认为最具有权威性。
最早法拉第常数是在推导阿伏伽德罗数时通过测量电镀时的电流强度和电镀沉积下来的银的量计算出来的。
在物理学和化学，尤其在电化学中法拉第常数是⼀个重要的常数。
它是⼀个基本常数，其值只随其单位变化。
在电解、电镀、燃料电池和电池等涉及到物质与它们的电荷的⼯艺中法拉第常数都是⼀个⾮常重要的常数。
因此它也是⼀个⾮常重要的技术常数。
在计算每摩尔物质的能量变化时也需要法拉第常数，⼀个例⼦是计算⼀摩尔电⼦在电压变化时获得或者释放出的能量。
在实际应⽤中法拉第常数⽤来计算⼀般的反应系数，⽐如将电压演算为⾃由能。
如何计算电池材料的理论容量值C=26.8nm/M,n是电⼦数，m是活性物质质量，M是活性物质的分⼦量电池的化成，有的采⽤常温化成，有的采⽤⾼温化成，这两种化成的优缺点：主要区别应该是SEI膜的厚度和致密程度吧，⾼温化成形成的SEI较厚但不致密，消耗的锂⽐较多，常温或低温形成的较薄切致密。
终锂离子电池材料
Introduction锂离子电池（LIB）是20世纪70年代发展起来的一种集高能量密度、高输出电位、无污染、寿命长等优点于一身的新型储能电池。
至20世纪90年代商业化后已经被广泛地应用到了笔记本电脑、手机、数码相机、摄像机以及航天等众多领域。
锂离子电池主要是由膈膜、电解质、正极材料和负极材料四个部分组成。
表 1 锂离子电池常用材料电池构件材料正极活性物质LiCoO2，LiNiO2，LiMnO2负极活性物质炭材料电解质溶剂碳酸乙烯脂(EC)；碳酸丙烯脂(PC)二甲基碳酸脂(DMC)；二乙基碳酸脂(DEC)隔膜聚丙烯微孔膜其中电极材料是决定锂离子电池性能的优劣的关键因素，锂离子电池的正极、负极材料是锂离子电池研发中的重点和热点。
1 锂离子电池负极材料目前如何提高负极材料的嵌锂容量及其充放电速度是锂离子电池领域的热点，理想的锂离子电池负极材料应具有如下特点[1-3]：(1)在电极材料的内部和表面，锂离子具有较大的扩散速率，以确保电极过程的动力学因素，从而使电池能以较高倍率充放电，满足动力型电源的需要为；(2)为保证电池具有较高的能量密度和较小的容量损失，要求有较高的电化学容量和较高的充放电效率；(3)具有较高的结构稳定性、化学稳定性和热稳定性，同时与电解液和粘合剂的兼容性好，比表面积小于10 m2/g，真密度大于2.0 g/cm3；(4)保证电池具有较高且平稳的输出电压，在锂离子嵌-脱锂反应过程中自由能变化小，电极电位低，并接近金属锂；(5)有良好的电导率；(6)电极的成型性能好；(7)资源丰富，价格低廉，在空气中稳定，无毒。
目前锂离子电池中的负极材料主要有以下几种：炭质负极材料（包括石墨、硬炭和软炭），非碳负极材料（包括硅基负极材料、锡基负极材料和过渡金属氧化物负极材料）。
1.1碳材料由于碳材料具有原料较丰富、成本低廉、良好的电化学性能等优势，所以成为了开发最早应用最多的锂电池负极材料。
目前研究较多的有天然石墨、中间相炭微球、焦炭、碳纤维等[4-5]。
三元锂离子电池不同soc态下正极材料的变化
【三元锂离子电池不同SOC态下正极材料的变化】1. 概述在当前社会，电动汽车、储能设备等新兴电气化产品快速发展的背后，三元锂离子电池的广泛应用起到了举足轻重的作用。
而作为三元锂离子电池的核心部件之一，正极材料的性能与电池的性能密切相关。
本文旨在探讨三元锂离子电池不同SOC（State of Charge，充放电状态）态下正极材料的变化，以期为读者深入了解电池性能提供一定的参考。
2. SOC概念解释首先需要对SOC的概念进行清晰的解释。
SOC是指电池的充电状态，其数值范围从0（完全放空）到100（完全充满）。
对于三元锂离子电池而言，不同的SOC状态会导致正极材料微观结构的变化，从而影响电池的性能和寿命。
3. 正极材料的变化3.1 0-20 SOC状态下的变化当电池处于0-20的SOC状态时，正极材料镍、钴、锰的比例发生了明显的变化。
此时，镍的含量占比较少，而锰和钴的含量相对较高。
这种比例的变化会导致正极材料晶格结构的变化，进而影响电池的容量和循环寿命。
3.2 20-50 SOC状态下的变化在20-50的SOC状态下，正极材料的结构开始出现较为复杂的变化。
随着锂离子的嵌入和脱嵌，正极材料的晶格结构逐渐发生变形，表面也会出现一定程度的涨落，这对电池的循环性能和容量有一定的影响。
3.3 50-80 SOC状态下的变化当电池处于50-80的SOC状态时，正极材料的结构变化达到了一个相对稳定的状态。
此时，电池的循环寿命和容量都处于一个较为理想的状态，电池性能表现出较好的一致性和稳定性。
3.4 80-100 SOC状态下的变化在电池充满80-100的SOC状态下，正极材料中的镍、钴、锰的比例再次发生变化，镍的含量占比增加，而锰和钴的含量减少。
这会引起正极材料晶格结构的再次变化，导致电池容量的进一步提升，同时对电池的寿命也会有一定的影响。
4. 总结与展望三元锂离子电池在不同SOC状态下，正极材料的变化会直接影响电池的性能和寿命。
四大锂电池材料分析
四大锂电池材料分析一、锂电池材料组成正极材料负极材料隔膜电解液锂电池正极材料、负极材料、隔膜、电解液是锂电池最主要的原材料，占整个材料成本近80%。
二、锂电池材料介绍1．正极材料 1) 正极材料分类及对比正极材料包括钴酸锂（LCO）、锰酸锂（LMO）、镍钴锰三元材料（NMC）、磷酸铁锂（LFP）等。
1)正极材料行业现状LCO最早实现商业化应用，技术发展至今已经比较成熟，并已广泛应用在小型低功率的便携式电子产品上，如手机、笔记本电脑、数码电子产品等。
LCO的国产化已经接近十年，自2004年以来市场发展很快，2006年至今年平均增幅25%左右；据了解，目前国内锂电池企业的正极材料国产化近90%，供求关系比较稳定，从行业生命周期看，LCO市场经过近几年的高速发展，即将进入稳定期。
目前，国内LCO 生产企业主要有湖南杉杉、湖南瑞翔、国安盟固利、北京当升等。
LMO主要作为LCO的替代产品，优点是锰资源丰富，价格便宜，安全性高，但其最大的缺点是容量低，循环性能不佳，这也是限制LMO发展的主要原因，目前通过掺杂等方法提高其性能。
LMO应用范围较广，不仅可用于手机、数码等小型电池，也是目前动力电池主要选择材料之一，与LFP在动力电池领域形成竞争态势。
国内LMO生产企业包括湖南杉杉、国安盟固利、青岛乾运、深圳源源等。
NMC，即三元材料，融合了LCO和LMO的优点，在小型低功率电池和大功率动力电池上都有应用。
主要厂家包括深圳天骄、河南思维等。
LFP是被认为最适合用于动力电池的正极材料，具有高稳定性，安全性，现已成为各国、各企业竞相研究的热点。
慧聪邓白氏认为，目前，国内宣称可以生产LFP的企业很多，全国LFP产能规模近6,000吨，但实际量产数远低于产能数，主要原因在于技术性能仍达不到锂电池厂家的要求，并且LFP专利的国际纠纷仍然影响了其在国内的发展。
目前，主要厂家包括天津斯特兰、北大先行等。
2．负极材料国内应用的负极材料主要包括人造石墨、天然石墨、CMS（中间相炭微球）、钛酸锂等，其中人造石墨分为人造石墨和复合人造石墨等，天然石墨分为天然石墨、改性天然石墨等。
锂离子电池电极材料综述(精)
锂离子电池电极材料综述一、引言从上世世纪70年代起锂离子电池的研究至第一个可充式锂-二硫化钼电池于1979年研究成功，再到1991年SONY公司首次推出商品化锂离子电池产品算起，锂离子电池的发展至今已有30多年的时间。
锂离子电池是以Li+嵌入化合物为正负极的二次电池，实际上是一个锂离子浓差电池，正负极由两种不同的锂离子嵌入化合物组成。
与其它蓄电池相比，锂离子电池具有开路电压高、循环寿命长、能量密度高、安全性能高、自放电率低、无记忆效应、对环境友好等优点。
目前，锂离子电池已经被广泛应用于移动通讯、便携式笔记本电脑、摄像机、便携式仪器仪表等领域。
随着这些电器的高能化，轻量化，对锂离子电池的需求也越来越迫切。
同时被看作是未来电动汽车动力电源的重要候选者之一，并在空间技术、国防工业等大功率电源方面展示出广阔的应用前景二、工作原理锂离子电池通常正极采用锂化合物，负极采用锂－碳层间化合物。
电介质为锂盐的有机电解液。
充电时，Li+从正极脱嵌经过电解质嵌入负极，正极处于贫锂态，同时电子的补偿从外电路供给到碳负极，保证负极的电荷平衡。
放电时， Li+从负极脱嵌经过电解质嵌入正极，正极处于富锂态。
在正常充放电过程中， Li+在层状结构的碳材料和层状结构的金属氧化物的层间嵌入和脱出，一般只引起层面间距变化，不破坏晶体结构。
三、电极材料（1）电极材料的性能要求简单来说，电池主要包括正极、负极、电解质与隔膜四个部分。
正极材料通常是一种嵌入化合物，在外电场作用下化合物中的锂可逆的嵌入和嵌出；负极材料一般是层状结构的碳材料。
锂离子电池正极材料在改善电池容量方而起着非常重要的作用。
理想的正极材料应具备以下品质：点位高、比能量大、电池充放电速率快、充放电循环寿命长、密度（包括重量能量密度和体积能量密度）大、导电率高、无环境污染、成本低、易制成电极和低温性能好等。
选取负极材料的依据是锂在其中可逆容量、反应电位、扩散速率等。
理想的负极材料应具有电位低、比能量大、电池充放电速率快、充放电循环寿命长、密度（包括重量能量密度和体积能量密度）大、导电率高和低温性能好等优良品质。
锂电池的几种主要正极材料对比分析
锂电池的几种主要正极材料对比分析锂电池的性能主要取决于所用电池内部材料的结构和性能。
介绍一下锂电池主要正极钴酸锂，镍酸锂，锰酸锂，磷酸铁锂和钒的氧化物等。
锂电池的性能主要取决于所用电池内部材料的结构和性能。
这些电池内部材料包括正极材料、负极材料、电解液、隔膜和导电材料等。
其中正、负极材料的选择和质量直接决定锂电池的性能与价格。
因此廉价、高性能的正、负极材料的研究一直是锂电池行业发展的重点。
负极材料一般选用碳材料，目前的发展比较成熟。
而正极材料的开发已经成为制约锂电池性能进一步提高、价格进一步降低的重要因素。
在目前的商业化生产的锂电池中，正极材料的成本大约占整个电池成本的40％左右，正极材料价格的降低直接决定着锂电池价格的降低。
对锂动力电池尤其如此。
比如一块手机用的小型锂电池大约只需要5克左右的正极材料，而驱动一辆电动汽车用的锂动力电池可能需要高达500千克的正极材料。
衡量锂电池正极材料的好坏，大致可以从以下几个方面进行评估：（1）正极材料应有较高的氧化还原电位，从而使电池有较高的输出电压；（2）锂离子能够在正极材料中大量的可逆地嵌入和脱嵌，以使电池有高的容量；（3）在锂离子嵌入/脱嵌过程中，正极材料的结构应尽可能不发生变化或小发生变化，以保证电池良好的循环性能；（4）正极的氧化还原电位在锂离子的嵌入/脱嵌过程中变化应尽可能小，使电池的电压不会发生显著变化，以保证电池平稳地充电和放电；（5）正极材料应有较高的电导率，能使电池大电流地充电和放电；（6）正极不与电解质等发生化学反应；（7）锂离子在电极材料中应有较大的扩散系数，便于电池快速充电和放电；（8）价格便宜，对环境无污染。
锂电池正极材料一般都是锂的氧化物。
研究得比较多的有钴酸锂，镍酸锂，锰酸锂，磷酸铁锂和钒的氧化物等。
导电聚合物正极材料也引起了人们的极大兴趣。
1、钴酸锂在目前商业化的锂电池中基本上选用层状结构的钴酸锂作为正极材料。
其理论容量为274mAh/g，实际容量为140mAh/g左右，也有报道实际容量已达 155mAh/g。
锂离子电池正极材料(1)
3.4 1mol% MgO
3.2 0 20 40 60 80 100120140160180200220
capacity(mAh/g)
25
氧化镁包覆对正极材料LiCoO2形貌的影响
包覆3.8mol%氧化镁的LiCoO2的10K扫描照片
26
正极材料的设计
27
三元正极材料
1 Li[NixLi1/3-2x/3Mn2/3-x/3]O2
LiNixCo1-2xMnxO2中d轨道电子排布 示意图
比能量更趋于稳定，所以Mn3
Ucr为晶体场分裂能（crystal field
＋的eg轨道上的电子转移到Ni3 ＋的eg轨道上，形成了Mn4＋和 Ni2＋。
splitting energy）； Uex为交换能(exchange energy)
22
12
4、层状结构的LiMnO2
❖ L因iM是n，O2M为n单3+离斜子对产称生（—空—间J群-T效为应C2使/m晶）体。发主生要明原 显的形变。尽管所有锂均可以从LiMnO2中发生 脱嵌，可逆容量达到270mAh/g，但在循环过程 中，结构变得不稳定。
❖ 当锂层中有9%锰离子时，锂的脱嵌和嵌入基本 上受到锰离子的抑制。当锂层中锰离子的含量 低时（例如，低于3%时），可逆放电、充电容 量均有明显改进，只是在4V和3V生成两个明显 的平台。这表明充放电过程中发生层状结构与 尖晶石结构之间的相转变。该转变导致锰离子 迁移到锂离子层中去，结果在锂化LiMnO2尖晶 石结构中，交替层中含锰的层数与不含锰的层 数达到3：1。
锂离子电池正极材料表面修饰技术研究综述
锂离子电池正极材料表面修饰技术研究综述随着电子设备的普及和能源紧缺的问题愈发凸显，高性能电池的需求不断增长。
锂离子电池是目前最为广泛使用的电池之一。
锂离子电池正极材料是锂离子电池中的重要部分，其性能直接决定了锂离子电池的性能。
表面修饰技术是可以改进锂离子电池正极材料性能的有效手段。
本文将综述锂离子电池正极材料表面修饰技术的研究进展和应用现状。
一、锂离子电池正极材料的表面修饰1. 石墨烯石墨烯是一种具有优异电学、热学、机械性能和化学稳定性的二维材料。
它具有较大的比表面积和高的导电性能，被广泛应用于锂离子电池正极材料的表面修饰中。
在锂离子电池正极材料表面修饰中，石墨烯可以增加活性材料和电解质的接触面积，改进负载材料的采取和释放锂离子速率，并提高锂离子储存能力和循环寿命。
石墨烯修饰技术主要包括机械混合法、溶剂浸渍法、电沉积法和化学气相沉积法等。
与传统的方法相比，化学气相沉积法常被用于生产大规模的石墨烯修饰电极材料。
例如，硅/石墨烯复合材料能够在高倍率条件下达到良好的性能，显示出石墨烯修饰材料对于电池性能的显着改进。
2. 金属氧化物与氢氧化物金属氧化物和氢氧化物的修饰可以提高材料表面的电荷密度、减少表面能和增加比表面积。
这些特性可以提高锂离子电池正极材料对于锂离子的吸附与释放能力，改进材料的循环性能、循环寿命和相对放电容量。
近年来，氧化钛和氢氧化铁的表面修饰技术被广泛用于锂离子电池正极材料中。
3. 氮氮是一种化学惰性气体，但是在一定温度和气压下，氮可以形成一种三元化合物Ni3N，它是一种具有良好电子传导性能和高的活性材料。
在锂离子电池正极材料表面修饰中，氮处理技术可以提高材料的比表面积和改善活性材料和电解液之间的接触面积，可以提高电子传导性能和循环寿命。
二、锂离子电池正极材料表面修饰技术的应用现状在锂离子电池正极材料表面修饰技术的应用方面，石墨烯修饰技术和单质碳比较广泛的采用。
以石墨烯的应用为例，其中混合石墨烯和活性材料的技术和纳米石墨烯结合活性材料技术是两种主流的技术。
锂离子电池正极材料标准
锂离子电池正极材料标准锂离子电池是一种常见的充电式电池，广泛应用于移动电子设备、电动汽车、储能系统等领域。
其中正极材料是锂离子电池的重要组成部分，对电池的性能和安全性起着至关重要的作用。
随着科技的进步和应用需求的不断增加，对锂离子电池正极材料的要求也在不断提高。
本文将对锂离子电池正极材料的标准进行详细介绍，包括其定义、分类、特性要求、测试方法等内容，希望能够为相关领域的研究人员和从业者提供参考。
一、标准定义锂离子电池正极材料的标准是指针对锂离子电池正极材料的设计、制造、检验和使用过程中的一系列技术规范和要求。
它是保证锂离子电池正极材料质量的重要依据，也是推动行业科技进步和规范生产经营的重要工具。
通过制定和执行标准，可以有效提高电池的安全性、运行稳定性和能量密度，促进产品的国际贸易和国内自主创新。
二、标准分类1.性能要求标准：包括正极材料的电化学性能、导电性能、机械性能等方面的要求，如循环稳定性、比容量、比能量、循环寿命、安全性能等。
2.检验检测标准：包括正极材料的检测方法、测试设备和程序等方面的要求，如电化学性能测试、热稳定性测试、机械性能测试等。
3.生产工艺标准：包括正极材料的生产工艺流程、原材料选择、生产设备要求、工艺控制等方面的要求，如原材料的选用范围、制备工艺的优化方法、环境保护要求等。
4.标志和包装标准：包括正极材料的标识要求、包装材料和方法、运输储存要求等。
5.应用指南标准：包括正极材料在锂离子电池中的应用指导、使用说明、应用注意事项等。
三、性能要求标准1.电化学性能：包括比容量、比能量、循环稳定性、倍率性能等。
比容量和比能量是指单位重量或单位体积的正极材料能够释放或吸收的电荷量或能量，循环稳定性是指正极材料在充放电循环过程中容量保持率和电压稳定性，倍率性能是指正极材料在不同充放电倍率条件下的电化学性能表现。
2.密度性能：包括理论容量密度、体积能量密度等。
理论容量密度是指正极材料单位重量可放电或充电的最大电量，体积能量密度是指正极材料单位体积可放电或充电的最大电量。
《正极补锂材料Li5FeO4与Li5AlO4的性能研究》范文
《正极补锂材料Li5FeO4与Li5AlO4的性能研究》篇一一、引言随着电动汽车和可再生能源的快速发展，对高性能的锂离子电池材料的需求日益增长。
正极补锂材料是决定电池性能的关键因素之一。
本文针对正极补锂材料Li5FeO4和Li5AlO4，深入探讨其物理性质、电化学性能及实际应用前景。
二、Li5FeO4材料的性能研究1. 物理性质Li5FeO4作为一种新型的正极补锂材料，具有稳定的晶体结构，其分子中铁离子与氧离子之间的键合能力强，使得材料在充放电过程中具有较好的结构稳定性。
此外，Li5FeO4的电子导电性良好，有利于提高电池的充放电性能。
2. 电化学性能Li5FeO4具有较高的理论比容量和充放电平台，使得其在实际应用中具有较高的能量密度。
在充放电过程中，Li5FeO4的循环性能和倍率性能优异，能够满足高功率密度和高能量密度的需求。
三、Li5AlO4材料的性能研究1. 物理性质Li5AlO4同样具有稳定的晶体结构，其分子中铝离子与氧离子之间的键合能力较强，使得材料在充放电过程中具有良好的结构稳定性。
此外，Li5AlO4的电子导电性良好，有利于提高电池的充放电效率。
2. 电化学性能Li5AlO4具有较高的工作电压和良好的循环稳定性，使得其在高电压范围内具有较高的能量密度和较低的容量衰减率。
此外，Li5AlO4的倍率性能优异，能够满足快速充放电的需求。
四、Li5FeO4与Li5AlO4的性能比较在物理性质方面，Li5FeO4和Li5AlO4均具有稳定的晶体结构和良好的电子导电性。
在电化学性能方面，两者均具有较高的理论比容量和充放电平台。
然而，Li5FeO4在能量密度和倍率性能方面略优于Li5AlO4，而Li5AlO4在工作电压和循环稳定性方面表现更佳。
因此，在实际应用中，可以根据具体需求选择合适的补锂材料。
五、实际应用前景Li5FeO4和Li5AlO4作为正极补锂材料，在锂离子电池领域具有广阔的应用前景。
干货学习,锂电池正负极集流体
干货学习！锂电池正负极集流体众所周知组成锂离子电池的四大主要部分是正极材料、负极材料、隔离膜和电解液。
但是，除了主要的四大部分外，用来存放正负极材料的集流体也是锂电池的重要组成部分。
今天我们就来聊聊锂电池正负极集流体材料。
一.集流体基本信息对于锂离子电池来说，通常使用的正极集流体是铝箔，负极集流体是铜箔，为了保证集流体在电池内部稳定性，二者纯度都要求在98%以上。
随着锂电技术的不断发展，无论是用于数码产品的锂电池还是电动汽车的电池，我们都希望电池的能量密度尽量高，电池的重量越来越轻，而在集流体这块最主要就是降低集流体的厚度和重量，从直观上来减少电池的体积和重量。
1锂电用铜铝箔厚度要求随着近些年锂电迅猛发展，锂电池用集流体发展也很快。
正极铝箔由前几年的16UlIl降低到14um,再到12um,现在已经不少电池生产厂家已经量产使用IOUm的铝箔，甚至用到8um。
而负极用铜箔，由于本身铜箔柔韧性较好，其厚度由之前12Unl降低到IOUnb再到8um,到目前有很大部分电池厂家量产用6um,以及部分厂家正在开发的5um∕4um都是有可能使用的。
由于锂电池对于使用的铜铝箔纯度要求高，材料的密度基本在同一水平，随着开发厚度的降低，其面密度也相应降低，电池的重量自然也是越来越小，符合我们对于锂电池的需求。
2锂电用铜铝箔表面粗糙度要求对于集流体，除了其厚度重量对锂电池有影响外，集流体表面性能对电池的生产及性能也有较大的影响。
尤其是负极集流体，由于制备技术的缺陷，市场上的铜箔以单面毛、双面毛、双面粗化品种为主。
这种两面结构不对称导致负极两面涂层接触电阻不对称，进而使两面负极容量不能均匀释放;同时，两面不对称也引发负极涂层粘结强度不一致，是的两面负极涂层充放电循环寿命严重失衡，进而加快电池容量的衰减。
同理，正极铝箔也尽量向双面对称结构发展，但是目前受到铝箔制备工艺的影响，主要还是用单面光铝箔。
由于铝箔基本都是由厚度较大的铝锭轧制而成，在轧制过程中需要控制铝锭与轧辑的接触，所以一般都会对铝箔表面进行添加润滑剂，来保护铝锭和轧辐，而表面的润滑剂对电池极片有一定的影响，因此,对铝箔来说，表面除润滑剂也是关键因素。
锂离子电池正极材料的选择
缺点
价格昂贵； 抗过充电性能差； 循环寿命较低； 有污染性。 充放电过程中结构会逐渐改变，导 致容量衰减，寿命降低； 较高工作温度下会溶解。
三元材料 磷酸铁锂
电化学性能稳定；
价格随钴的价格上下浮动大；
放电电压范围宽；
有污染性；
比能量高； 循环性能好。
制作用金属材料钴稀缺。
最环保，铁资源丰富；
本征电导率低，低温性能差；
(2)动力电源 随着世界能源紧张、传统能源（油、煤）使用所造成的环境污染
加重，而急需“环保型能源”代替；于是，太阳能、风能、潮汐能的 开发相继问世，这些清洁能源有一个共同特点，即为其动力来源在时 间上不连续，因而必须在其高峰期将所产生的电能储存下来，以便低 峰时使用。因此大容量的二次电池便成为清洁能源的重要组件；大容 量的二次电池也成为电动汽车的理想动力源，并且在航空、航天、航 海中有广泛的用处。
与钴酸锂正极材料比较，具有价格优势，同时在循环稳定性、热 稳定性和安全性能上有所改善，具有广阔的市场前景。但该种材料的 原料之一——钴的价格波动大，对钴酸锂的价格影响较大。钴处于价 格高位时，三元材料价格较钴酸锂低，具有较强的市场竞争力；但钴 处于价格低位时，三元材料相较于钴酸锂的优势就大大减小。随着性 能更加优异的磷酸铁锂的技术开发，三元材料也被认为是磷酸铁锂大 规模生产前的过渡材料。 3、尖晶石锰酸锂LiMn2O4
图1 锂离子电池工作原理
为了满足便携电子设备小型化、轻量化发展需求，锂离子电池自 大规模商用化以来，凭借其放电电压高、能量密度高和循环寿命长等 优势，近年来逐渐取代了铅酸、镍镉、镍氢等传统二次电池，担负着 电子设备用小型二次电池的主要角色。随着市场的多元化，使其市场 容纳量越来越扩大，而且期待其大规模应用于电动汽车、储能电站等 用途方面，其应用领域主要有以下三个方面：
正极材料标准解读
2.8 正极材料的水分含量
正极材料的水分含量与其比表面积、颗粒大小及分布、表面孔隙度、表面包覆物 等密切相关。水分含量对电池制浆影响很大。通常正极浆料大多采用聚偏氟乙烯 （PVDF）作黏结剂，N-甲基吡咯烷酮（NMP）为溶剂，在此有机体系中大分子量 的PVDF并非完全溶解，而是溶胶的形式存在。当正极材料的水分、残碱较高时， 有机溶胶体系被破坏，PVDF将会从NMP中析出，使浆料发生黏度剧增，甚至出现 果冻现象。磷酸铁锂因其一次颗粒为纳米颗粒，比表面积大，容易吸收空气水分， 因此给出了较宽的水分含量范围，但实际大多也控制在300ppm以下，否则在电池 制浆时容易形成果冻。（如表9）
D50的大小设计也有不同应用的考虑，倍率型材料通常D50小，以缩短Li+在正极颗粒内部固相扩散的距离。高压实 型材料通常D50较大，并大多采用Bimodal 方式，使小颗粒充分填隙于大颗粒之间，以实现最密堆积效果。
2.5 正极材料的密度
锂离子电池体积能量密度很大程度上取决于活性物质密度。正极材料的密度与其所含元 素的原子量、晶体排布方式、结晶程度、球形度、颗粒大小及分布、致密度等密切相关， 受制备工艺影响。正极材料的密度分为松装密度、振实密度、粉末压实密度、极片压实 密度、理论密度等。 松装密度（apparent density，简称AD）通常采用斯柯特容量计法测量：粉末经筛网自由 流入布料箱，交替通过4块倾斜角为25°的玻璃板，经漏斗按一定高度自由落下充满量杯， 由粉体净重和量杯体积计算得到结果。 振实密度（tap density，简称 TD）是将一定重量的粉末加入有刻度的透明量器中，在规 定条件下经一定振幅和频率的振动规定次数或时间后，测得单位容积粉末的重量。 粉末压实密度（pellet density，简称 PD）是将一定重量的粉末加入具有固定直径和高度 的硬质模具中，在压力作用下粉末产生移动和变形，形成具有一定密度和强度的压坯。 由粉体净重和压缩体积计算得出结果。 极片压实密度（press density）是将材料与少量的黏结剂、导电剂混合制浆，经涂布、烘 干、碾压 成正极片，压实密度=面密度×(极片碾压厚度集流×体厚度)。以不同的压力碾 压后，对折极片不出现透光的临界状态对应的数值是极限压实密度。 理论密度（theoretical density）是假设材料没有任何宏观和微观缺陷的理想晶体，利用 XRD测量晶格常数得到晶胞体积，用它去除单个晶胞内所有原子的总质量得到。振实密 度测试方法简单，是衡量正极活性材料的一个重要指标。