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各种锂离子电池正极材料分析


发布时间:2011-5-15 21:46:11  来源:钜大电子锂电事业部 点击次数:

离子使用的正极材料有如下几

 

1

也是目前用最广泛的正极材料,钴产3.9V(vs. Li)电势平台,对钴而言,对应于其理容量,高达274mAh/g实际容量可达155mAh/g具有很高的能量密度。主要用于便携域:如手机,PDA;移DVDMP3/MP4、笔电脑。

 

1构缺陷

对钴LixCoO20<x<1)而言,当x=1 对应于其理容量,高达274mAh/g,但在实际的循环过程中,当x>0.55 ,材料的容量重的退化,其向于塌陷,使得实际可利用的容量不超155mAh/g了能更多的利用LiCoO2 中的离子,人采用掺杂、包覆等其改性。目前,有多元素用于LiCoO2 掺杂,但只有Mn Al 好的效果。在Li 分脱出(E>4.2V )LiCoO2 重的象,化学键发生断裂而O2致体系的不定,甚至有使池爆炸的危

 

2源缺乏

在我国属于稀缺源,我国钴矿矿小,量大于2 万吨的只有甘金川和青海德尼两量大于1 万吨的有河北、四川、海南、新疆4 省。截至2006 年底,我国探明钴储47.1 万吨。由于采,我国钴储量逐年减少。我国钴产应该4900 吨左右。2002 年我国4845 吨,比2001 年增加了22%。从2002 年起,池行已超合金行,成我国的第一大行。由于目前我国未发现模有采价钴矿,我国锂电池正极材料用的生基本上是从国外口价格昂贵钴原料。

 

2

Ni4+/Ni3+电对3.75V 电势平台。它能可逆的嵌脱0.7Li,具有接近200mAh/g 的循容量,但在实际中,很得到果。首先在高温下,由于Li 挥发,很合成化学量比LiNiO2,高温六方相的LiNiO2 很容易向立方相的LiNiO2 转变这种锂镍的立方相的没有化学活性,而且个反的逆程很慢并且不完全。此外在充放电过程中,LiNiO2 生一系列的化,而致嵌容量的失。实际无太大用价

 

3镍钴二元材料和多元合材料

LiCoO2 价格昂LiNiO2 合成困,如果能够结合二者的点,用价格相低廉的Ni 替代部分Co,合成具有LiCoO2 样优化学性能地极材料,那将具有广用前景。由于半径相近,Ni Co 几乎可以以任何比例形成固溶体。近几年来,多元混合掺杂状氧化物得到了大量的研究,不同金属原子比例的镍钴锰多元材料得到了研究,但是粒形貌和粒度分布不得到有效的控制,只有在足高的电势(大于4.5V)才能180mAh/g 的容量,此外没有从根本上改变钴系材料的特点。

 

4、尖晶石

尖晶石够产4.0 V 电压平台,与相当,理容量148mAh/g实际容量120mAh/g 左右,比在所用的稍低。早在上世80年代Goodenough 发现锂离子能在尖晶石构的化学可逆的嵌脱,从而得到了众多研究者的注。与相比,原料来源广泛,价格非常便宜(只有Co 10%),而且没有毒性,对环境友好。曾一度被认为是替代LiCoO2 的首选锂离子池正极材料。尖晶石LiMn2O4 的容量衰减主要来源于:一方面为强烈的-晶格作用,即Jahn-Teller ,在放电过程中,尖晶石粒表面会形成Li2Mn2O4 或形成Mn 的平均化合价低于3.5 的缺陷尖晶石相,会引起构不定,造成容量的失。另一个方面在于循环过程中Mn 的溶解流失,由Mn3+很容易生歧化反,生成Mn2+Mn4+Mn2+溶解于解液中而造成Mn 的流失。所以一直以来市受到重限制。

 

5、橄石型磷酸铁锂

研究人员发现在三框架构中,引入含氧多的离子如(SO4)2-(PO4)3-等来取代O2-,除了得到与氧化物一致的高电压外,也能提供大的自由体,有利于离子的迁移,而且使的嵌入和脱嵌位保持定。1997 年,Goodenough 等首次道了橄石型的磷酸铁锂(LiFePO4)可用于离子池正极材料,其中的离子可以完全从晶格中脱出形成FePO4,其相电势为3.5 伏,理容量170mAh/g

 

 
 
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