锂離子電池正極材料的優缺點

TIME: 2021-01-27 锂電池百科

锂離子電池的特性和價格都與它的正極材料密切相關，一般而言，正極材料應滿足：（1）在所要求的充放電電位範圍內，具有與電解質溶液的電化學相容性；（2）溫和的電極過程動力學；（3）高度可逆性；（4）全锂狀態下在空氣中穩定性能好。

隨著锂離子電池的發展，高性能、低成本的正極材料研究工作在不斷地進行。目前，研究主要集中于锂鑽氧化物、锂鎳氧化物和锂錳氧化物等锂的過渡金屬氧化物。

锂鑽氧化物（LiCo02）屬于a-NaFe02型結構，具有二維層狀結構，適宜锂離子的脫嵌。由于其制備工藝較爲簡便、性能穩定、比容量高、循環性能好，目前商品化的锂離子電池大都采用LiCo02作爲正極材料。其合成方法主要有高溫固相合成法和低溫固相合成法，還有草酸沈澱法、溶膠凝膠法、冷熱法、有機混合法等軟化學方法。

锂镍氧化物（LiNi02）为岩盐型结构化合物，具有良好的高温稳定性。由于自放电率低、对电解液的要求低、不污染环境、资源相对丰富且价格适宜，是一种很有希望代替锂钻氧化物的正极材料。目前LiNi02主要通过Ni（NO3）2、N i（OH）2、NiCO3、NiOOH和LiOH、LiN03及LiC03经固相反应合成。LiNi02的合成比LiCo02困难，其主要原因是在高温条件下化学计量比的LiNi02容易分解为Li1-xNi1+x02，过量的镍离子处于Ni02平面之间的锂层中，妨碍了锂离子的扩散，将影响材料的电化学活性，同时由于Ni3+比Co3+难得到，因此的合成必须在氧气气氛中进行[2]

锂錳氧化物是傳統正極材料的改性物，目前應用較多的是尖晶石型LixMn204，它具有三維隧道結構，更適宜锂離子的脫嵌。锂錳氧化物原料豐富、成本低廉、無汙染、耐過充性及熱安全性更好，對電池的安全保護裝置要求相對較低，被認爲是最具有發展潛力的锂離子電池正極材料。Mn溶解、Jahn-Telle效應及電解液的分解被認爲是導致锂錳氧化物爲正極材料的锂離子電池容量損失的最主要原因。

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