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锂离子电池材料的分析

发布时间:2022-03-23 14:12:17 浏览:957 来源:海芝通

  锂离子电池材料的分析(图1)

  锂离子电池的特性和价格与其正极材料息息相关。一般来说,正极材料应满足:(1)在要求的充放电电位范围内与电解液的电化学相容性; (2)温和的电极过程动力学; (3) 高可逆性; (4)全锂态在空气中的稳定性好。

  随着锂离子电池的发展,高性能低成本正极材料的研究工作不断开展。目前研究主要集中在金刚石氧化锂等锂过渡金属氧化物上。,锂镍氧化物和锂锰氧化物。

  钴酸锂(LiCoO2)属于a-NaFeO2型结构,具有二维层状结构,适用于锂离子的脱嵌。由于制备工艺简单、性能稳定、比容量高、循环性能好,目前商用锂离子电池大多采用LiCoO2作为正极材料。其合成方法主要有高温固相合成法和低温固相合成法,以及草酸沉淀法、溶胶-凝胶法、冷热法、有机混合法等软化学方法。

  氧化镍锂(LiNiO2)是一种岩盐结构化合物,具有良好的高温稳定性。由于自放电率低、对电解液要求低、无环境污染、资源相对丰富、价格实惠,是一种很有前景的替代金刚石氧化锂的正极材料。目前,LiNiO2主要通过Ni(NO3)2、Ni(OH)2、NiCO3、NiOOH与LiOH、LiNO3与LiCO3的固相反应合成。 LiNiO2 的合成比 LiCoO2 更难。主要原因是化学计量的LiNiO2在高温条件下容易分解成Li1-xNi1+xO2,过量的镍离子在NiO2面之间的锂层中,阻碍了锂离子的扩散。它会影响材料的电化学活性,而且由于Ni3+比Co3+更难获得,因此合成必须在氧气气氛中进行[2]

  锰酸锂是对传统正极材料的改进。目前广泛使用尖晶石型LixMn204。它具有三维隧道结构,更适合锂离子的脱嵌。锰酸锂原料丰富,成本低,无污染,抗过充和热安全性较好,对电池安全保护装置的要求相对较低。它被认为是最有前途的锂离子电池正极材料。 Mn 的溶解、Jahn-Telle 效应和电解质的分解被认为是使用 Li-Mn 氧化物作为正极材料的锂离子电池容量损失的主要原因。