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钜大锂电池 >> 常见问题 >> 两种晶体结构锂电池的不同特性

两种晶体结构锂电池的不同特性


发布时间:2011-12-06 20:28:32  来源:钜大电子锂电事业部 点击次数:

        若通过充电将这两种宿主晶体中的锂离子引出系统之外,则层状岩盐结构体系,如钴酸锂电池,由于负电性较大的氧层彼此直接相邻,而电子密度高的氧层间的静电斥力大于化学键力,因此结构向CdCl2结构不可逆变化。相反,对于尖晶结构体系,如锰酸锂电池,因为锰离子存在于氧层间,屏蔽氧层间的静电斥力,而维持其立方晶体的基本晶格。所以,通过化学处理可以合成基本完整的Mn2O4。
        LiMn2O4结构中,随着锂电池充电的进行,进入层间的锂减少,层间距减小。相反,对层状岩盐结构体系,由于氧原子层间静电斥力作用,随着充电的进行,层间距离增大。
这种充电过程结晶体结构的不稳定性,加上充电过程中生成碳离子及镍离子的化学不稳定性,必然影响氧从晶格脱出的起始温度。比较几种正极活性物质充满电时的氧脱出起始温度,发现层状岩盐结构体系正极的氧脱出起始温度比尖晶石结构的正极的低。因此,充满电时的热稳定性是值得考虑的一个因素。
        关于锂的扩散特性,一般认为在氧层之间具有锂二维扩散层的层状岩盐,对锂的扩散有利,即层状岩盐体系正极的扩散系数比尖晶石体系大。
        LiNiO2与LiCoO2具有同样的晶体结构,但性能比LiCoO2差,主要是LiNiO2过电压高,放电不充分。在高温烧结时,由于原料锂盐挥发,容易产生锂缺陷。形成一区域被称作“岩盐磁畴”。“岩盐磁畴”本身电化学上是不活泼的,而且混入锂位置的镍会阻碍锂单层的二维固相扩散,阻碍原来具有活性的层状岩盐相的电池反应。
        制备LiNiO2用的锂盐一般用碳酸锂,制备而成的锂离子电池属于碳酸锂电池系列。但为了防止产生锂缺陷,宜选用在更低温度下反应性高的过氧化锂、氢氧化锂、硝酸锂或有机锂盐如醋酸锂、柠檬酸锂等。在工艺上采取降低烧结温度、缩短烧结时间等措施。也可用Co,Mn,Fe元素部分置换Ni,以防止形成“岩盐磁畴”。
 

 
 
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