关于充电4.35V高电压电池和三元与钴酸锂高电压正极材料的技术现状.pdf

关于充电截止电压为4.35V 的高电压电芯、  三元与钴酸锂正极材料技术发展现状    前言  目前通讯电池充电截止电压为4.2V ，为了在相对狭小的空间内（通讯电池追 求又薄、又宽、又长）充分发挥出高容量，通讯电池在尝试使用高比容量的正负 极材料、高能电解液、做薄隔膜（极限8um ）、做薄铜箔（8um ）和做薄铝箔（10um） 等措施达到极限后，大家开始追求比较高的充电截止电压，由 4.2V 到 4.3V （IPhone5）到4.35V （苹果、三星和华为等的一些型号），目前在追求4.4V、4.5V 。 4.35V 市场已经开始成熟，现在正在流行中。  而对于动力电池来说，目前考虑的主要问题是安全、一致性、成本和长寿命。 对提高其容量来说，还不是其解决的最主要问题。在保证安全的情况下，其电池 的内部空间还有可以利用的余地，加上安全的磷酸铁锂材料的充电电压只有 3.65V，所以，高电压对目前的动力电池技术意义不是太大。在此不多阐述。  技术阐述  苹果和三星新一代的高端电子产品的电池已经更新换代成为充电截止电压 为4.3V 或者4.35V 的高电压电芯。随着充电电压的提升，电池的能量密度有了 明显的提升，对于满足高端便携设备更高的体积比能量以及续航要求的意义非常 重大。  国内前沿的手机厂家，比如中兴和华为等，也在遵循这一条道路向着高电压 的方向迈进。根据目前市场的情况来看，如果不出意外，明年高端智能机对于在 一领域将会有非常大的市场空间。  而作为高电压电池进步的核心，主要是正极和电解液，其中正极是核心，电 解液也起到非常重要的匹配作用。高电压市场的到来，也为本来进入寒冬的钴酸 锂注入了不小的活力：改性 LCO （钴酸锂）已经达到了4.35V ，同时也为三元材 料提供了很大的市场空间。        1. 钴酸锂在国内的现状       以国内的厂家为例，现在一流的品牌厂家在选用电池时对于电池的性能要求 非常严格，所以为了这些严苛的要求，钴酸锂的优势是不言而喻的。第一钴酸锂 具有更高的能量密度，第二是更容易进行生产控制，但是钴酸锂的瓶颈也慢慢的 到来，那就是压实密度的极限以及高电压下结构的稳定性差。      2. 三元在国内的现状      三元主要还是应用在手机通讯电池、电动自行车电池等方面。其在国内的应 用已经完全偏离了其性能的特点，完全被用作钴酸锂的廉价替代品，视成本为首 要，这以镍钴锂比为5：2：3 的三元材料的应用最为明显。根据三元材料本身的 特点，如果要满足高稳定性要求的高端电芯的要求，镍含量的提高是必须和材料 稳定性的提高同步的，当然，镍含量的提高肯定伴随材料稳定性的降低，但是如 果通过改善材料的一些理化特征，以及电池工艺，尤其是电解液的匹配。随着电 池技术和控制环境的进步，对于三元材料镍含量的容忍度可以越来越高，即使在 高电压下，适当的提高镍含量来取得一个平衡也是目前国内外最一流的电池厂的 攻关课题。但是国内在三元领域的发展已经完全偏离这一轨道，把镍含量提高完 全是为了降低材料的成本以及提高克容量，而且控制环境又满足不了真正高镍三 元的要求，所以就诞生了523 。在国内价格越做越低，性能越做越差，应用范围 越来越窄的尴尬局面。可以说，三元材料如果不以性能为主导，即使获得了很高 的市场占有率，但是其利润或者发展前景只会越来越受到局限，而在高电压市场 上，则需要完全相反的发展思路，也就是必须以性能为导向。  基于国内正极材料的现状，要满足 4.3V 或者4.35V 的高电压市场需求，无 论是钴酸锂还是三元，都有必须攻克的瓶颈，但是国内对于钴酸锂的技术储备更 加成熟一些，所以仅仅把电压提高0.1 或者0.15V，选用好的改性钴酸锂或者混 合少量高稳定性的三元，是当下最现实的选择。但是现在国内真正能推出这些产 品的电池厂家又没有多少，处于中试阶段的也屈指可数。这其中的原因主要还是 集中在研发储备不足以及上下游之间沟通闭塞等诸多方面。       高电压市场的前景和利润空间有多大，涉及这一领域的人也都清楚，但是产 业化不是用笔写写和用嘴说说这么简单，其中的涉及的问题也可能不仅仅在技术 层面。       高电压市场已经切切实实的到来了，不是之前靠理论以及试验的简单数据就 能设计的，也不是靠中试的一小批成功产品就能满足的，今天，应该考虑的不仅 仅是选用什么正极，选用什么电解液