鋰離子電池正極材料
嵌鋰化合物正極材料的是鋰離子的貯存庫。為了獲得輸出電壓較高的鋰離子電池,作為電池正極的材料應(yīng)具備以下條件:
(1)相對鋰的電極電位高,正極材料組成不隨電位變化,,離子電導(dǎo)率和電子電導(dǎo)率高,有利于降低電池內(nèi)阻;
(2)鋰離子嵌入一脫嵌可逆性好,伴隨反應(yīng)的體積變化小,,鋰離子擴散速度快,以便獲得良好的循環(huán)特性和天電流特征;
(3)與有機電解質(zhì)和粘結(jié)劑接觸性良好,,熱穩(wěn)定性好,,有利于延長電池壽命和提高安全性能;
(4)資源豐富,價格低廉,,在空氣中穩(wěn)定,、無毒等。目前,,鋰離子電池正極材料主要有層狀的LiCoO2,、LiNiO2,尖晶石型LiMn2O4,,橄欖石型的LiFePO4以及三元復(fù)合材料LiMnxNiyCo1-x-yO2等,。
鋰離子電池正極材料性能比較
正極材料是鋰離子電池發(fā)展的關(guān)鍵。 目前廣泛應(yīng)用的鋰離子電池正極材料是鉆酸鋰(LiCoO2),,但由于鉆酸鋰中的Co在自然界中的儲量小,,價格比較昂貴,有一定的毒性,,而且在充電的過程中,,鉆酸鋰由于金屬鋰的脫嵌部分變成CoO2,Co4+氧化性極強,,容易引起燃燒,、爆炸等安全事故,。所以對發(fā)展大功率,大容量,,需要多個單體電池串并聯(lián)的動力電池來說,,采用鉆酸鋰存在巨大的安全隱患。 LiNiO2曾經(jīng)被寄予希望,,至今未有較大突破,,雖然具有較高的容量,但在制備上存在較大困難,,難以合成純相的物質(zhì),,而且存在一定的安全問題。 LiMn2O4雖然價格便宜,,安全性能好,,但是其理論容量不高,循環(huán)壽命,、熱穩(wěn)定性和高溫性能較差,。所以這些材料至今為止仍難以替代鉆酸鋰。 1997年,,A.K.Padhi等首次報道磷酸鐵鋰(LiFePO4)能可逆的嵌入和脫嵌鋰離子,,可充當(dāng)鋰離子電池正極材料,引起了人們的廣泛關(guān)注,。 磷酸鐵鋰原料來源廣泛,、價格便宜、無毒,、對環(huán)境友好,、理論比容量高(約170mAh.g-1),與其它鋰離子電池相比具有相對適中的工作電壓(3.4V,,相對Li+/Li),,不僅兼顧了LiCoO2、LiNiO2和LiMn2O4材料的優(yōu)點,,而且熱穩(wěn)定好,、安全性能優(yōu)越、循環(huán)性能突出,,被認為是標(biāo)志著“鋰離子電池一個新時代的到來”,,特別是成為鋰離子動力電池正極材料的首選材料。
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