锂电池正极材料主要有哪些

2019-10-22      4360 次浏览

锂电池正极材料的关键性能指标有:化学成分、晶体结构、粒度分布、振实密度、比表面积、pH值、首次放电比容量、首次充放电效率、循环寿命等。锂离子电池性能取决于所用电池内部材料的结构和性能,而正极材料更有直接决定意义,所以,锂离子电池正极材料必须满足锂离子电池的基本性能要求,正极材料的性能和价格等是制约锂离子电池进一步向高能量、长寿命和低成本发展的瓶颈。一般来说,正极材料应满足以下儿方而的要求Czo1:a、嵌、脱锂电位高。以保证电池较高的L作电压;b、嵌、脱锂容量高,以保证电池的高比容量和比能量;c、在所要求的充放电电位范幽内,具有与电解质优良的相容性;d、温和的电极过程动力学;e、高度嵌、脱锂可逆性;f、全锂化状态下在空气中稳定性好;g、原料廉价易得;h、制备工艺简单。目前,生产实践和科学研究中已经涌现出多种锂离子电池正极材料,按照材料的化学组成。正极材料可分为过渡金属嵌视氧化物、金属氧化物、金属硫化物和其它正极材料,而商品化锂离子电池使用的只有过渡金属嵌锂氧化物,正极活性物质是锂离子电池最为关键的核心材料,正极材料是决定锂电池应用方向的基本依据。正极是锂电池的核心部件,其优劣直接影响电池性能。锂离子电池中的正极材料都是含锂的氧化物,一般锂含量越高,容量越高。山于过渡金属嵌愧氧化物是目前商品化锂离子电池的正极材料,这里重点介绍这种类材料。

过渡金属嵌锂氧化物:LiCoO2是最旱用于商品化锂离子电池的正极材料,它属于a-NaFe()2型结构,工作电压范围为3.5-4.2V,理论比容量为274mA.h/g,正常充放电过程中锂的利用率为55纬-60%1211,合成方法是将锂源(如L12CO3)和钴源(如COCO3)按摩尔比1:1混合,在空气中于700-850℃灼烧而成[22]。为获得更加优良的电化学性能,一般在其中添加少量Ni,Al,In等元素制得复合LiCoO2,1,iCoO2的可逆性、放电容量、充放电效率、工作电压和稳定性等电化学性能均十分优良,因此LiCoO2作为锂离子电池的正极材料从1990年步入市场后,一直处于垄断地位。但由于自然界中钴资源缺乏,LiCo2的成本较高,因此必须开发更廉价易得的材料,这样就可以显著降低单体电池的造价,干是涌现出了LiNiO2,I,iMn2O4,LiFel'O4等多种过渡金属的嵌锂化合物。

LiNiO2是继LiCo2后研究较多的层状化合物,镍与钴的性质相近,价格比钴低廉,工二作电压范围为2.5-4.1V,理论比容量为274mA.h/g,实际最大容量高达200mA.h/g左右。这种材料对电解质组成不敬感,不污染环境,自放电率低,不存在过充电和过放电的限制,资源相对一1刁富且价格适宜。是一种很有希望代替LiCoO2的正极材料,法国SAFT公司和加拿大的Moli能源公司近年来一直使用LiNiO2作为商品化锂离子电池的正极材料。LiNiO2的合成一般是用锂盐和镍盐混合在700-850'C经固态反应制备,掺杂其它元素(如Co、Mn、Ga等)可进一步提高其电化学性能。尽管如此,LiNiO2的制备和存储问题十分突出Li业制备化学计量的LiNio2非常困难,组成稍有变化,其结构与电化学性能便产生明显差异,例如,制备三方晶系的I,iNiO2时容易产生立方晶系的LiNiO2,而立方,易系的LiNiO2无电化学活性。LiNi()2在存储过程中易分解,放置几个月后,电化学性能明显改变不仅如此,LiNiO2在电池中脱、嵌视时形成LiNiO2可以在较高益度下释放出氧,从而出现电池安全性问题。从这些方而来看,LiNiO2的实际应用还受到多方面的限制。

相关文章

推荐品类

为您推荐

东莞市钜大电子有限公司 粤ICP备07049936号