發布時間:2022-03-23 14:12:17 瀏覽:957 來源:海芝通
鋰離子電池的特性和價格與其正極材料息息相關。一般來說,正極材料應滿足:(1)在要求的充放電電位范圍內與電解液的電化學相容性; (2)溫和的電極過程動力學; (3) 高可逆性; (4)全鋰態在空氣中的穩定性好。
隨著鋰離子電池的發展,高性能低成本正極材料的研究工作不斷開展。目前研究主要集中在金剛石氧化鋰等鋰過渡金屬氧化物上。,鋰鎳氧化物和鋰錳氧化物。
鈷酸鋰(LiCoO2)屬于a-NaFeO2型結構,具有二維層狀結構,適用于鋰離子的脫嵌。由于制備工藝簡單、性能穩定、比容量高、循環性能好,目前商用鋰離子電池大多采用LiCoO2作為正極材料。其合成方法主要有高溫固相合成法和低溫固相合成法,以及草酸沉淀法、溶膠-凝膠法、冷熱法、有機混合法等軟化學方法。
氧化鎳鋰(LiNiO2)是一種巖鹽結構化合物,具有良好的高溫穩定性。由于自放電率低、對電解液要求低、無環境污染、資源相對豐富、價格實惠,是一種很有前景的替代金剛石氧化鋰的正極材料。目前,LiNiO2主要通過Ni(NO3)2、Ni(OH)2、NiCO3、NiOOH與LiOH、LiNO3與LiCO3的固相反應合成。 LiNiO2 的合成比 LiCoO2 更難。主要原因是化學計量的LiNiO2在高溫條件下容易分解成Li1-xNi1+xO2,過量的鎳離子在NiO2面之間的鋰層中,阻礙了鋰離子的擴散。它會影響材料的電化學活性,而且由于Ni3+比Co3+更難獲得,因此合成必須在氧氣氣氛中進行[2]
錳酸鋰是對傳統正極材料的改進。目前廣泛使用尖晶石型LixMn204。它具有三維隧道結構,更適合鋰離子的脫嵌。錳酸鋰原料豐富,成本低,無污染,抗過充和熱安全性較好,對電池安全保護裝置的要求相對較低。它被認為是最有前途的鋰離子電池正極材料。 Mn 的溶解、Jahn-Telle 效應和電解質的分解被認為是使用 Li-Mn 氧化物作為正極材料的鋰離子電池容量損失的主要原因。
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