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鋰離子電池正極三元材料的研究進(jìn)展及應(yīng)用 | |
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鋰離子電池是20世紀(jì)90年代敏捷開展起來的新一代二次電池,廣泛用于小型便攜式電子通訊產(chǎn)品和電動(dòng)交通工具。電池材料分為正極材料、負(fù)極材料、隔閡、電解液等。正極材料是制作鋰離子電池的要害材料之一,占有電池本錢的25%以上,其功能直接影響了電池的各項(xiàng)功能指標(biāo),在鋰離子電池中占有中心方位。 現(xiàn)在已產(chǎn)業(yè)化的鋰離子電池用正極材料首要有鈷酸鋰、改性錳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰。研討發(fā)現(xiàn),以LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2為代表的層狀氧化鎳鈷錳系列材料(簡(jiǎn)稱三元材料)較好地兼?zhèn)淞松鲜霾牧系拈L(zhǎng)處,并在必定程度上補(bǔ)償其缺乏,具有高比容量、循環(huán)功能安穩(wěn)、本錢相對(duì)較低、安全功能較好等特色,被認(rèn)為是用于混合型動(dòng)力電源的抱負(fù)挑選,以及能替代LiCoO2的最佳正極材料。 三元材料的組成結(jié)構(gòu)和特性 三元材料有著與LiCoO2類似的α-NaFeO2單相層狀結(jié)構(gòu),其間,Li原子在3a方位,金屬原子Ni、Co和Mn自在散布在金屬層的3b方位,而O原子坐落6c位。 Ni是材料的首要活性物質(zhì)之一,在充放電進(jìn)程中,首要是Ni2+和Ni4+發(fā)作彼此轉(zhuǎn)化。經(jīng)過引進(jìn)Ni,可進(jìn)步材料的容量。 Co也是材料的首要活性物質(zhì)之一,能很好地安穩(wěn)材料的層狀結(jié)構(gòu),一同Co3+的摻入能夠按捺Ni2+進(jìn)入Li+的3a方位,便于材料深度放電,然后進(jìn)步了材料的放電容量。 Mn4+有著杰出的電化學(xué)慵懶,不同于Mn3+。Mn3+在材料充放電進(jìn)程中會(huì)參加電極的氧化-復(fù)原反響,Mn4+在循環(huán)進(jìn)程中不參加氧化-復(fù)原反響,使材料一直堅(jiān)持著安穩(wěn)的結(jié)構(gòu)。 因而,層狀結(jié)構(gòu)的三元材料歸納了單一組分材料的長(zhǎng)處,其功能優(yōu)于單一組分,具有顯著的三元協(xié)同效應(yīng)。其根本物性和充放電渠道與LiCoO2附近,卻又具有報(bào)價(jià)和環(huán)境友好優(yōu)勢(shì),具有很好的市場(chǎng)前景。 三元材料的制備 三元材料中各元素的化學(xué)計(jì)量等到散布均勻程度是影響材料功能的要害因素,偏離了化學(xué)計(jì)量比或組成元素散布不均勻,都會(huì)導(dǎo)致材料中雜相的呈現(xiàn)。不同的制備辦法對(duì)材料的功能影響較大。現(xiàn)在組成三元材料的辦法首要有高溫固相法、共沉積法、噴霧干燥法、水熱法、溶膠凝膠法等。其間水熱法和溶膠凝膠法因?yàn)槭苤苽滢k法的約束,不適合于工業(yè)化出產(chǎn)。下面介紹完成產(chǎn)業(yè)化的幾種制備辦法。 |
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