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锂电池正极材料介绍

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发表于 2014-7-22 19:50:23 | 显示全部楼层 |阅读模式
锂正极材料:主要有LiCoO2、LiNiO2和LiMnO2,这三种正极材料,LiCoO2为正极的锂离子电池从1991年开始步入市场,一直处于垄断地位,但价格昂贵。LiNiO2则不稳定,易分解;LiMnO2成本低而受到重视。
. x, W0 y7 j. x7 S& N$ i4 E, F      LiCoC2工业制备比较容易,使用LiCO3和CoCO3混合物,在850~900℃加热20小时,即可制得,所以获得优先发展。钴为战略物质,价格较贵。LiCoO2的理论比容量为274mAh/g,锂的利用率约为50%,为获得良好的循环性能,需要掺杂,即采用添加剂,一般加入少许元素Ni。
, }- ~! N& A- B# s1 J  Z      LiCoO2的制备方法很多,但工业制备化学计量的LiNiO2非常困难,组成稍有变化,对其电化学性能影响很大,该材料为六方晶系,在充电时,当Li(1-x)NiO2中0.25<x£0.75时,晶体结构变为单斜晶系,当x30.75时,又变为六方晶系,但晶格参数和原先的大不相同,导致循环寿命下降。一般使用LiOH·H2O和Ni(OH)2混合物,在700℃加热20小时制得,通过掺杂其它元素如Co、Mn、F、Ga等提高其电化学性能。LiNiO2的理论比容量为274mAh/g,约为理论值的70%,仍有改进的潜力。法国科学家预言,采用LiNiO2材料的电池,每千瓦时成本有可能低于LiMnO2电池的成本。上述两种正极材料使用中皆有可能出现安全问题,例如,LiNiO2在空气中是稳定的,当电池在使用过程中锂脱嵌时,成为Li(1-x)NiO2就变得不稳定,在较高温度时释放出氧,与电解液反应而引起安全问题。因此,在这两种电池中皆设有安全装置。
7 w: q1 m( \9 h    LiMnO2同LiCoO2和LiNiO2相比,突出优点是安全、成本低、无环保问题、电压最高。对电解液的要求(抗氧化)也高。制备纯Li(1+0.05)Mn2O4相当困难,因为锰的氧化物形态太杂,在此材料中若含有其它形态的氧化锰,电化学性能下降严重,因此,要严格控制反应条件。LiMnO2的理论容量为148mAh/g,Bellcore公司声称达到140mAh/g,工业生产规模能达到接近理论值的比容量。
# f0 i- n9 s  I4 }$ {   近年来的主要工作有:¬掺外加元素改变材料的结构;-改变制备方法、改变晶型或元素间化学计量比,特别是锂锰氧化物由于其多变性研究报导很多;利用溅射或蒸发沉积等手段制备薄膜锂电池。
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