锂离子电池的正极材料通常由锂的活性化合物组成,负极则是特殊分子结构的碳,常见的正极材料重要成分为LiCoO2,充电时,在电极两极的电势迫使正极的化合物释出锂离子,嵌入负极分子排列呈片层结构的碳中,放电时锂离子则从片层结构的碳中析出,重新和正极的化合物结合,锂离子的移动出现了电流。
影响锂离子电池正极材料的因素
1、结晶度
晶体结构发育好,则结晶度高,有利于Li+扩散,材料的电化学能好;反之,则电化学性能差。
2、合成时间及合成温度
合成时间影响结晶度的发育及反应的程度。合成时间短,反应不完全,结晶度发育不好,有杂质相存在;时间过长,制备的晶型结构可能发生很大的变化。
合成温度影响材料的性能、结构及反应程度。低温合成虽可获得颗粒较小,比表面积大,但同时反应时间过长,结晶性能差,反应不完全,杂质相多,材料电化学性能不好;高温合成反应时间短,结晶性能较好,反应完全,但材料颗粒尺寸较大,比表面积较小,材料电化学能性能差。
3、粒度
粒度影响材料的比表面积。粒径过大,比表面积较小,粒体的吸附性相对较差,正极活性材料可能会脱离基体,游离在电解质中,一旦和负极材料接触,造成局部电池短路。
粒径过小,比表面积过大,粉体极易团聚,难以在有机溶剂中分散开,电极片活性物质分布不均匀,电池性能不降;同时粒体过细,易引起表面缺陷,诱发电池极化,降低正极的电化学能。