鉅大LARGE | 點擊量:1123次 | 2020年10月28日
有關鋰離子電池正極材料介紹
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,離子電導率和電子電導率高,有利于降低電池內阻;
(2)鋰離子嵌入一脫嵌可逆性好,伴隨反應的體積變化小,鋰離子擴散速度快,以便獲得良好的循環特性和天電流特點;
(3)與有機電解質和粘結劑接觸性良好,熱穩定性好,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,在空氣中穩定、無毒等。目前,鋰離子電池正極材料重要有層狀的LiCoO2、LiNiO2,尖晶石型LiMn2O4,橄欖石型的LiFePO4以及三元復合材料LiMnxNiyCo1-x-yO2等。
正極材料是鋰離子電池發展的關鍵。
目前廣泛應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。所以對發展大功率,大容量,要多個單體電池串并聯的動力鋰電池來說,采用鉆酸鋰存在巨大的安全隱患。
LiNiO2曾經被寄予希望,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,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,循環壽命、熱穩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,可充當鋰離子電池正極材料,引起了人們的廣泛關注。
磷酸鐵鋰原料來源廣泛、價格便宜、無毒、對環境友好、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材料的優點,而且熱穩定好、安全性能優越、循環性能突出,被認為是標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鋰電池正極材料的首選材料。