锂离子动力电池三元正极材料的机遇与挑战
锂电池行业发展面临的挑战与对策
锂电池行业发展面临的挑战与对策11中国锂电池研发存在的主要问题我国大容量动力锂电池的单体电池，已经具备了推广应用的条件。
产业化建设取得显著成果。
从电池单体考量，规模化生产和规模化应用的条件已经基本成熟。
但是，动力锂电池是与铅酸蓄电池完全不同的新型蓄电池。
现有主要用于铅酸蓄电池的成组应用技术和设备（充电技术和充电设备、放电技术和放电设备、维护管理技术和维护管理设备），不能适应新型动力锂电池的特点。
当前发生的动力锂电池燃烧、爆炸、使用寿命缩短等安全问题，主要原因就是由于采用了实质上仍停留在铅酸蓄电池技术状态的成组应用技术和设备应用于新型动力锂电池所致。
新型动力锂电池的产业发展，不仅应研究和持续发展电池本身的关键技术、关键材料和电池产品，而且必须研究与其相适应的应用技术和设备。
由于在前一阶段，国家支持的重点是电池的关键技术、关键材料和产品研究，成组应用技术和设备研究还没有引起足够的关注，致使新型动力锂电池成组应用技术和设备研究严重滞后于电池技术的发展。
发展到产业化建设和推广应用阶段后，成组应用技术和设备研究的严重滞后问题已经充分突现出来。
当前动力锂电池产业发展急需解决的问题是:1、技术范畴：加快新型动力锂电池成组应用技术和设备研究。
主要是新兴动力锂电池模块和总成集成关键技术、关键零部件和产品研究。
目前已经具有基本成熟的技术储备，只要纳入国家规划体系，产业化有望在在一两年内取得实质进展。
2、产业化建设：急需解决的是标准化体系和市场化的产品和技术保障体系建设。
除节能与新能源汽车科研项目中完成了几个电动汽车用动力电池标准外（还不完善），动力锂电池和系统集成标准仍处于空白状态。
建立成熟的市场化的产品和技术保障体系是推广应用包括节能与新能源汽车在内的与新型动力锂电池系统的基本条件。
由于标准处于空白状态，不具备建立相关市场化保障体系。
当前处于各供应商自成体系的局面，产品处于完全混乱局面。
为争夺市场，迫使所有企业都成为闭关自锁的独立体系。
锂离子电池三元正极材料(全面)
1997年, Padhi等人最早提出了LiFePO4的制 备以及性能研究 。LiFePO4具备橄榄石晶体结构, 理论容量为170 mAh／g, 有相 对于锂金属负极的稳 定放电平台, 虽然大电流充放电存在一定的 缺陷, 但 由于该材料具有理论比能量高、电压高、环境友好、 成本低廉以及良好的热稳定性等显著优点, 是近期研究的重点替 代材料之一。目前, 人们主要采点用击高添温加固标相题法制备LiFePO4 粉体, 除此之外, 还有溶胶-凝胶法、水热法等软化学方法, 这些方法都 能得到颗粒细、纯度高的LiFePO4材料。
三价锰氧化物LiMnO2是近年来新发展起来的一种锂离子电池 正极材料, 具有价格低, 比容量高(理论比容量286 mAh／g, 实 际比 容量已达到200mAh／g以上) 的优势。LiMnO2存在多种结构形式, 其中单斜晶系的LiMnO2和正方晶系LiMnO2具有层状材料的结构 特征, 并具有比较优良的电化学性能。对于层状结构 的LiMnO2而 言, 理想的层状化合物的电化学行点为击要添比加中标间题型的材料好得多, 因 此, 如何制备 稳定的LiMnO2, 层状结构, 并使之具有上千次的循 环 寿命, 而不转向尖晶石结构是急需解决的问题。
(1)可以在LiNiO2正极材料 掺杂Co、Mn、Ca、F、Al等 元素, 制成复合氧化物正极 材料以增强其稳定性, 提高充 放电容量和循环寿命。
(2) 还可以在LiNiO2材料中掺杂P2O5 ； 点击添加标题
(3) 加入过量的锂, 制备高含锂的锂镍氧化物。
锰酸锂具有安全性好、耐过充性好、锰资源丰富、价格低廉及 无毒性等优点, 是最有发展前途的一 种正极材料。锰酸锂主要有尖晶 石型LiMnO4和层状的LiMnO2两种类型。尖晶石型 L iMnO4具有安 全性好、易合成等优点, 是目前研究较多的锂离子正极材料之一。但 LiMn2O4存在John—Teller效应, 在充放电过程 中易发生结构畸变, 造成容量迅速衰减, 特别是在较点高击温添度加的标使题用条件下, 容量衰减更加突 出。三价锰氧化物LiMnO2 是近年来新发展起来的一种锂离子电池正 极材料, 具有价格低, 比容量高(理论比容量286mAh／g, 实际比容量 已 达到200mAh／g以上) 的优势。
动力电池的材料开发与应用前景
动力电池的材料开发与应用前景在当今科技飞速发展的时代，能源问题一直是全球关注的焦点。
随着电动汽车、储能系统等领域的迅速崛起，动力电池作为关键的能源存储装置，其性能和成本直接影响着相关产业的发展。
而动力电池的性能很大程度上取决于所使用的材料，因此，动力电池材料的开发成为了科研和产业界的热门话题。
一、动力电池的类型及常见材料目前，市面上常见的动力电池主要有锂离子电池、镍氢电池和铅酸电池等。
其中，锂离子电池凭借其高能量密度、长循环寿命等优点，成为了电动汽车和消费电子产品的主流选择。
锂离子电池的关键材料包括正极材料、负极材料、电解液和隔膜。
常见的正极材料有钴酸锂（LiCoO₂）、锰酸锂（LiMn₂O₄）、磷酸铁锂（LiFePO₄）和三元材料（如镍钴锰酸锂 Li(NiCoMn)O₂）等。
钴酸锂具有较高的比容量，但钴资源稀缺且价格昂贵，限制了其大规模应用。
锰酸锂成本较低，但循环性能和比容量相对较差。
磷酸铁锂安全性高、循环寿命长，但能量密度相对较低。
三元材料则综合了较高的比容量和较好的循环性能，是目前应用较为广泛的正极材料之一。
负极材料主要有石墨、硅基材料和钛酸锂等。
石墨是目前应用最广泛的负极材料，但其比容量已经接近理论极限。
硅基材料具有极高的比容量，但在充放电过程中体积膨胀较大，导致循环性能不佳。
钛酸锂具有良好的快充性能和长循环寿命，但比容量较低。
电解液一般由有机溶剂和锂盐组成，其作用是在正负极之间传导锂离子。
隔膜则起到隔离正负极、防止短路的作用，通常为多孔的聚合物薄膜。
二、动力电池材料开发的挑战尽管目前的动力电池技术已经取得了显著的进步，但仍面临着诸多挑战。
首先是能量密度的提升。
为了满足电动汽车更长的续航里程需求，需要进一步提高电池的能量密度。
然而，这往往需要在材料的结构设计、合成方法等方面进行创新，同时还要解决高比容量材料带来的安全性和循环稳定性等问题。
其次是成本的降低。
目前，动力电池的成本仍然较高，限制了电动汽车的普及。
锂离子动力电池三元正极材料的机遇与挑战
三
Ｍａｅｉｌ Ｌ ｔ ｒ等发表论文４ 多篇 。 ｔｒ ｓ ｅｔ ｓ ａ ｅ ０
锂离子动力电池 元正极材料的机遇与挑战
■ 文／ 黄震 雷 王
２ 北京 大 学 ．
峰 向德波 郭晓丰 周恒辉
１ 北大先行科技 产业有限公 司 ．
锂 离 子 动力 电 池凭 其 工 作 电压 高 、 量 密 度 大、 境 友 好 等优 势 已 能 环 广 泛 应用 于 电动 车 、 电动工 具及 电网
的镍氢 、 镉 电池 。 是 ， 镍 但 在动 力 电池
领 域 ， Ｃ０ 却难 以施展 拳脚 ， 主 Ｌｉ ０： 这
力 电 池 正 极 材 料 包 括 磷 酸 铁 锂 （ ｉ ｅ ０ ）锰 酸 锂 （ ｉ ｎ０ ） 镍 Ｌ Ｆ Ｐ ４、 Ｌ Ｍ ２４、 钴锰三 元材料 （ ｉ ｉ ｙ ｏＭｎ Ｏ ） Ｌ Ｎ １ 一Ｃ ｙ ２ 一
正极材料 的安全性与材料 晶体结 构、 面形 貌和 电解 液 种类 等 因素密 表
材料 （ ｉ ｉ５ ｏｌ ０Ｏ ） ３３ ＬＮ ｏＣ ０ ． ２ ． ２ ３材料 Ｍｎ ３ 和 （ｉ １Ｃ １Ｍｎ／ ２ ＬＮｉ３ ｏ ３ ｌＯ ） ／ ／ ３ 为例 ， 容量 前者 较高 ， 后者循环 稳定性和安全 性较好 ， 其他 比例材料如Ｌ Ｎｉ８ ｏ １ ｏＯ 、 ｉ ０Ｃ ｏＭｎ． ２ ． ． １
替 代部分Ｃｏ 材 料 中的Ｃｏ ， 用量大大 降
构。 由于 晶体 结 构 稳 定 ， 钻 锰 三 元 镍
材 料 可在 较高 电压 （ ．Ｖ） 工作 ， ＞４ ５ 下 比容量 （６ １ ０～１０ ９ ｍＡｈ／ ） ｇ 显著 高于 Ｌｉ ＰＯ４ Ｌ Ｍ ｎ０ ， Ｆｅ 和 ｉ ２ ４安全 性也好 于 Ｌ Ｃ Ｏ２镍 钴锰三元材 料与Ｌ Ｃ Ｏ２ ｉｏ 。 ｉ ｏ 一
三元正极材料简介
车等领域，市场需求旺盛。
发展趋势
技术创新
随着电动汽车市场的快速发展， 三元正极材料技术不断创新，性 能不断提升，成本不断降低。
环保趋势
随着环保意识的提高，三元正极 材料生产过程中的环保要求越来 越高，企业需要加强环保投入。
产业链整合
三元正极材料产业链较长，涉及 矿产、化学品、电池等多个领域 ，企业需要加强产业链整合，提 高竞争力。
电压平台
三元正极材料具有较高的电压 平台，有助于提高电池的能量
密度。
物理性能
晶体结构
三元正极材料具有稳定的晶体结构，能够提 高材料的机械性能和热稳定性。
密度
高密度三元正极材料能够减小电池体积，提 高能量密度。
颗粒形貌
颗粒形状和大小可控，有助于提高电极的制 备工艺和电化学性能。
硬度
适当的硬度有助于提高电极的加工性能和循 环寿命。
应用
广泛应用于电动汽车、混合动力汽车、电动自行车、智能手机、平板电脑等领域。
02
三元正极材料的性能
电化学性能
高能量密度
三元正极材料具有较高的能量 密度，能够提供更长的电动汽
车续航里程。
循环寿命
经过多次充放电循环，三元正 极材料的性能衰减较低，保证 了电池的长寿命。
倍率性能
三元正极材料具有良好的倍率 性能，允许电池在大电流下快 速充电和放电。
提高其电化学性能。
成本控制的挑战与解决方案
要点一
挑战
要点二
解决方案
三元正极材料成本较高，包括材料成本、生产成本、回收 成本等，这限制了其在电动汽车等大规模应用领域的发展 。
通过降低原材料成本、提高生产效率、开发低成本回收技 术等方法，可以降低三元正极材料的成本。例如，采用价 格较低的镍、钴、锰等替代材料，开发新型的合成方法， 提高生产效率，同时开发有效的回收技术，实现三元正极 材料的循环利用，降低其生命周期成本。
三元锂正极材料 容量
三元锂正极材料容量提升与应用前景一、三元锂正极材料的概述三元锂正极材料是指以钴、镍、锰为主要原料的化合物，具有高能量密度、高安全性、长寿命等优点，是目前最为成熟的商业化锂离子电池正极材料之一。
二、三元锂正极材料的种类及特点1. LiCoO2（LCO）LiCoO2是最早被商业化应用的三元锂正极材料，它具有较高的比容量和稳定性，但存在着价格昂贵、循环寿命不够长等缺陷。
2. LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2（NCM）NCM是目前应用最广泛的三元锂正极材料之一，具有较高的比容量和循环寿命，但存在着热失控等安全隐患。
3. LiNi0.5Mn1.5O4（NMO）NMO是一种新型的三元锂正极材料，由于其结构稳定性好，在高温下表现出色，在新能源汽车领域有着广阔的应用前景。
三、三元锂正极材料容量提升的途径1. 金属离子掺杂通过掺杂一定量的金属离子，可以改变三元锂正极材料的晶体结构和电子结构，从而提高其容量和循环寿命。
2. 表面涂层在三元锂正极材料表面涂上一层保护膜，可以有效抑制材料的电解液溶解和氧化反应，提高其循环寿命和容量。
3. 磷酸根取代将三元锂正极材料中的氧离子部分取代为磷酸根，可以增加其晶格中的空穴数目，从而提高其容量。
四、三元锂正极材料在新能源汽车领域的应用前景随着新能源汽车市场的不断扩大，三元锂正极材料在此领域有着广阔的应用前景。
相较于其他类型的电池，三元锂电池具有更高的比能量、更长的使用寿命和更好的安全性能，在未来将成为新能源汽车主流动力电池之一。
五、结论三元锂正极材料是目前最为成熟、应用最广泛的商业化锂离子电池正极材料之一，随着技术的不断进步和应用领域的不断扩大，其容量和循环寿命将会不断提升，未来在新能源汽车领域有着广阔的应用前景。
电动汽车三元锂电池产业链分析报告
电动汽车三元锂电池产业链分析报告电动汽车的普及推动了锂离子电池产业的快速发展。
而三元锂电池以其高能量密度、长寿命、安全性好等优势，被广泛应用于电动汽车领域。
本文将从产业链的角度分析三元锂电池在电动汽车领域的应用及其产业链情况。
一、三元锂电池在电动汽车领域的应用三元锂电池作为一种锂离子电池，具有高能量密度、较高的比能量和较长的寿命。
同时，三元锂电池能快速充放电，具有超高安全性，且无污染。
这些特性使三元锂电池成为了现代电动汽车首选电池。
目前，大部分的纯电动汽车、插电式混合动力车和一些混合动力车都采用了三元锂电池。
另外，三元锂电池还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车等交通工具领域。
二、三元锂电池产业链情况分析三元锂电池产业链由锂、磷酸铁锂、电解液、隔膜、正极材料、负极材料、电池模组等多个环节组成。
1.锂资源锂是制造三元锂电池最主要的原料，其主要分布在智利、阿根廷、澳大利亚、中国等地。
而中国的锂资源开发较为薄弱，大部分锂都需要通过进口来支撑电池工业。
2.正极材料三元锂电池的正极材料主要包括钴酸锂、三氧化二钴、镍钴锰酸等。
目前，国内主要的正极材料供应商有宁德时代、比亚迪等。
3.负极材料三元锂电池的负极材料主要是炭、过程硅等，也包括氢化钛、碳纳米管等辅助材料。
炭材料的供应商主要有赛迪尔、浙江哈瑞等。
4.电解液、隔膜电解液和隔膜是三元锂电池的重要组成部分，电解液主要由丙烯腈、碳酸二甲酯、氟化锂等物质混配而成，国内主要供应商有广东高升、东莞大地等。
隔膜则主要有美都、芜湖长发、上海圣才等供应商。
5.电池模组电池模组是三元锂电池应用于汽车等领域的重要环节，其主要包括电池管理系统、冷却、密封等多个环节组成。
目前，国内主要的电池模组制造商有BYD、宁德时代等。
三、三元锂电池产业链面临的挑战1.锂资源的局限性和供应不足锂资源是制造三元锂电池的基础，但是全球锂资源分布不均，国内锂资源开发较为薄弱，大部分需要通过进口。
同时，全球锂矿产业集中度较高，只有少数控制了占全球市场的大部分。
三元正极的作用机理
三元正极的作用机理三元正极材料的作用机理：深度解析与前景展望一、引言在电动汽车、混合动力汽车以及便携式电子设备等领域，锂离子电池已经成为一种主要的能源存储解决方案。
而在锂离子电池的构造中，正极材料起着至关重要的作用。
其中，三元正极材料因其高能量密度、长循环寿命和良好的安全性能而受到广泛关注。
本文将深入探讨三元正极材料的作用机理，并分析其优点与挑战。
二、三元正极材料的组成与结构三元正极材料通常由镍、钴、锰（或铝）三种金属元素与锂离子以及氧元素组成，化学式通常为LiNixCoyMnzO2，其中x、y、z代表各元素的摩尔比例。
这种材料的晶体结构通常为层状结构，有利于锂离子的嵌入和脱出。
三、三元正极材料的工作原理在充电过程中，锂离子从正极材料中脱出，通过电解质嵌入到负极材料中，同时正极材料释放出电子，通过外部电路传递到负极，维持电荷平衡。
放电过程则相反，锂离子从负极脱出，嵌入到正极材料中。
这一嵌入和脱出的过程是可逆的，使得电池能够反复充放电。
四、三元正极材料的优点与挑战优点：1.高能量密度：三元正极材料具有较高的比容量和工作电压，使得电池的能量密度得以提升。
2.长循环寿命：通过优化材料的组成和结构，可以提高电池的循环寿命和稳定性。
3.良好的安全性能：相对于其他正极材料，三元正极材料具有较低的热稳定性和较好的安全性能。
挑战：1.成本控制：镍、钴等元素的价格波动对三元正极材料的成本产生较大影响，因此降低成本是亟待解决的问题。
2.资源限制：钴元素在地壳中的储量有限，且主要集中在少数国家，这对全球锂离子电池产业的可持续发展带来一定压力。
3.环境污染：锂离子电池的生产和处置过程中可能产生环境污染，如重金属污染和电解质泄漏等。
因此，开发环保型的生产工艺和回收技术至关重要。
五、前景展望与研究方向针对以上挑战，未来的研究和发展方向包括：1.材料改性：通过掺杂其他元素或改变材料的微观结构，提高三元正极材料的电化学性能和热稳定性。
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Li层 Li 过渡
金属
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图1 镍钴锰三元材料的层状结构示意图
份有限公司、A123等主推L i F e P O4， 日 本、韩 国 厂 商 如G S汤 浅 株 式 会 社 （简称“G S汤浅”）、L G化学公司则追
低，电池的倍率性能特别是低温倍率 性能较差[7-10] ；L i F e P O4的工作电压 低、振 实 密 度 小，导 致 材 料 的 能 量 密
锂离子动力电池 三元正极材料的机遇与挑战
■ 文/黄震雷1 王 峰1 向德波1 郭晓丰1 周恒辉1，2 1.北大先行科技产业有限公司 2.北京大学
锂离子动力电池凭其工作电压 高、能 量 密 度 大、环 境 友 好 等 优 势 已 广泛应用于电动车、电动工具及电网 储 能 等 领 域。其 中，作 为 影 响 锂 离 子 动力电池性能的关键材料，正极材料 的 研 发 生 产 至 关 重 要。高 能 密 度、长 寿命和高安全性正极材料已成为世 界各国研发和关注的热点。20世纪 90
镍钴锰三元材料具有较好的倍率和 以 根 据 实 际 需 要，灵 活 调 整 元 素 的
低温放电性能。
配比，得到一系列性能不同的镍钴锰
正极材料的安全性与材料晶体结 三元材料。以目前市场上销售的 523
构、表面形貌和电解液种类等因素密 切相关。充电状态下正极材料容易氧 化电解液，发生放热反应，导致电池热
我国素有“自行车王国”称号，随 着生活水平的提高，脚踏自行车正被 电动自行车取代。2000年以来，国内电 动自行车产销量迅猛增长，2010年已 经占到自行车年产量的 36.2%，全国 电动自行车保有量达到 1.3亿辆。根 据中国自行车协会的统计，2012年前 4月，全国共生产电动自行车 522.6万 辆，同 比 增 长 22.63%，其 中 约 98.6% 的电动自行车仍采用铅酸电池。根据 国家标准，电动自行车自重应不高于 40k g，时速低于 20k m。2011年，公安 部、工信部、工商总局和质检总局 4部 委联合整治电动自行车，超标电动自 行车禁止生产和上路，迫使全行业加 速 转 型 升 级。为 了 达 到 国 标 要 求，必 须对车辆进行减重，其中最简单和直 接的办法就是采用锂离子动力电池 替换笨重的铅酸电池。目前电动自行 车所用铅酸电池质量普遍在 10k g以
181
256
1100
4.4
0.1
182
209
1300
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0.7
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4.4
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1600
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0.3
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860
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3.8
15.2
270
297
290
4.4
5.9
4 Advanced Materials Industry
锂电专刊
图2 采用镍钴锰三元材料的车载锂离子动力电池组
二、镍钴锰三元材料的市场机 遇与研发应用现状 1.动力电池市场机遇
当前镍钴锰三元材料动力电池的 目标客户主要集中在电动工具和电动 车领域。电动工具的工作电流较大，所 用动力电池一般需要在 5C、10C倍率
1mol/L LiPF6/EC+DEC（DEC为碳酸 二乙酯）电解液中不同电极材料的热稳
下连续放电，同时具有 20C、30C下的 脉冲放电能力，对电池的倍率性能要
L i F e P O4和L i M n2O4，安全性也好于 LiCoO2。镍钴锰三元材料与LiCoO2一 样均为二维层状结构[16]，这种结构利 于锂离子在材料内部的快速移动，使
低，价格明显降低。由于N i、C o、M n是 同周期相邻元素，原子结构相似，能以 任意比例混合形成LiNi1-x-yCoxMnyO2 固溶体，并保持结构不变[19]，因此，可
LiFePO4的电子电导率和离子电导率 展空间。由于L i F e P O4振实密度低， 材料离子导电性越好，充放电倍率性
新材料产业 NO.9 2012 3
腾新飞材中料的产北业“京十半二导五体”照发明展产规业划
能 也 越 好[15]。M n一 般 被 认 为 是 惰 性 全性良好，DSC测试结果见表1。
组 分，不 参 与 电 化 学 反 应，但 可 以 使
金属元素价格对正极材料价格的
镍钴锰三元材料形成稳定的晶体结 影响极大。目前市场上金属钴的价格
构。由于晶体结构稳定，镍钴锰三元 约为镍的 2倍、锰的 10倍以上。镍钴锰
材料可在较高电压（>4.5V）下工作， 三元材料采用较为廉价的Ni、Mn元素
比容量（160 ～190mAh/g）显著高于 替代部分Co，材料中的Co用量大大降
导 致L i M n2O4动 力 电 池 的 使 用 寿 命 较短，限制了L i M n2O4的大规模商业 化应用[12-13]。另外，L i M n2O4比容量不 高，理论比容量 148mAh/g，实际比容 量约 120m A h / g，不仅低于镍钴锰三 元材料，也低于LiFePO4。
L i F e P O4和L i M n2O4的 上 述 种 种不足给镍钴锰三元材料带来了发
正极材料 LiCoO2 LiNiO2 LiNi0.7Co0.2Mg0.05Ti0.05O2 LiNi0.8Co0.2O2 LiMn2O4 LiFePO4 LiNi3/8Co1/4Mn3/8O2
表1 正极材料的DSC测试结果 放热起始温度/℃ 放热峰值温度/℃ 放热量/（J/g） 电压状态（vs. Li+/Li）/V 比表面积/（m2/g）
材料中起不同的作用。充电电压低于 4.4V（相 对 于 金 属 锂 负 极）时，一 般 认为主要是N i参与电化学反应，形成 N i4+ ；继续充电，在较高电压下，C o3+ 参与反应，材料中出现C o4+。因此，在 4.4V以下充放电时，N i含量越高，材 料 可 逆 比 容 量 越 大。C o含 量 显 著 影 响材料的离子导电性，C o含量越大，
定性，结果同样表明镍钴锰三元材料安 求很高[20]。由于倍率性能良好，镍钴锰
三元材料非常适用于电动工具动力电 池。为保证电动工具轻便易携，电池体 积和质量不能过大，这也是镍钴锰三 元材料动力电池应用于电动工具的有 利因素。
在电动汽车领域，由于镍氢电池 技 术 成 熟、安 全 性 好、成 本 较 低，因 此，市场上形成规模销售的混合动力 汽车（H E V）如丰田普锐斯等，采用 的动力电池仍为镍氢电池。但镍氢电 池的能量密度仅为锂离子电池的一 半 左 右，容 量 相 同 的 情 况 下，与 镍 氢 电 池 相 比，锂 离 子 电 池 体 积 更 小、质 量更轻。在对动力电池要求更高的纯 电动车（E V）领域，锂离子电池是更 优的选择 ；而在混合动力汽车领域， 未来采用锂离子动力电池也是大势 所 趋。目 前，采 用 锂 离 子 动 力 电 池 的 电动汽车如日产L e a f、三菱M i E V、 雪佛兰V o l t均已上市销售。其中，日 产L e a f采用 24k W h锂离子电池组， 一次充电可行驶 160k m。据测算，一 辆电动车采用的动力电池，需 40 ～ 50k g正极材料，差不多是手机电池的 10 000倍（采用镍钴锰三元材料的车 载锂离子动力电池组见图 2所示）。由 此可见，锂离子动力电池对正极材料 的需求特别巨大，LiFePO4、LiMn2O4 和镍钴锰三元材料面临巨大的市场 机遇。
腾新飞材中料的产北业“京十半二导五体”照发明展产规业划
周恒辉 北京大学化学与分子工程学院副研究员，博士生导师， 同时兼任北大先行科技产业有限公司董事、副总经理，北京市动 力锂离子电池工程技术研究中心主任，中国电池工业协会常务理 事。主要研究领域为：能量储存及转换材料的设计、合成和表 征；化学电源中的电极/电解液界面研究；可移动能源器件的设 计及应用。承担过国家科技部、工信部、北京市科委、北京市教 委、中关村管委会等系列课题，申请专利近30项，已在JACS 、 mun.、J. Power Sources、Electrochimica Acta、 Advanced Functional Materials、J. Membrane Science、 Materials Letters等发表论文40多篇。
L i M n2O4比容量不高，它们的能量密 度都不高，一般认为这 2种材料更适 用于对电池体积和质量不太敏感的
捧L i M n2O4。镍钴锰三元材料的循环 寿命与L i C o O2相当，能量密度和倍 率性能却高于L i F e P O4，比容量优于 L i M n2O4，同样是锂离子动力电池正 极材料的重要选择。
其他比例材料如L i N i0.8C o0.1M n0.1O2、 L i N i0.4C o0.2M n0.4O2也 具 有 很 好 的 发 展潜力。
电解液中L i C o O2、L i N i0.8C o0.15A l0.05O2、 L i N i1/3C o1/3M n1/3O2、L i M n2O4、 LiNi0.5Mn0.5O2、LiNi0.5Mn1.5O4、LiFePO4 的 热 稳 定 性，表 明LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、 LiMn2O4和LiFePO4具有较好的安全性，安 全性顺序为LiCoO2<LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 <LiMn2O4<LiFePO4。MacNeil等[18]通 过示差扫描量热法（D S C）测试研究了
爆炸会严重危害消费者的生命、财产 材料容量衰减过快，循环性能较差， （M n）可能有+3、+4价〕，３种元素在
安全，因此，安全性是评价动力电池正 极材料优劣的最关键指标之一。
在 各 类 动 力 电 池 正 极 材 料 中， L i F e P O4的安全性和循环寿命最好， 因为其晶体结构中的P O43-阴离子基 团可以帮助材料形成坚固的三维网 络结构，使得L i F e P O4的热稳定性和 结构稳定性极佳[3-6]。美中不足的是，