锂离子电池正极材料的研究

第２４卷第１期。

０１１年１月。

机电产品开崖与新。

文章编号。锂离子电池正极材料的研究。

杜啸岚，李建修。

平顶山工业职业技术学院，河南平顶山４６７

摘要：能源问题与国家经济和安全密切相关，能源政策是关于国家未来的根本大计。根据中国**网今。

年１０月１８日刊登的《***关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》；我国计划用２０年时间使新能源等七大战略新兴产业整体创新能力和产业发展水平达到世界先进水平．为经济社会可。

持续发展提供强有力的支撑。可见我国对新能源的重视已达到战略高度．而电池行业作为新能源领域的重要组成部分，已经成为全球经济发展的一个新热点。

关键词：锂离子；正极：材料。

中图分类号：ｔｑ文献标识码。

引言。能源问题与国家经济和安全密切相关，能源政策是关于国家未来的根本大计。根据中国**网今年１０月。

正极材料的主要类型及其特点。

目前，生产实践和科学实践中已经涌现出多种锂离子电池正极材料，按照材料的化学组成，正极材料可分为过渡金属嵌锂氧化物、金属氧化物、金属硫化物和其它正极材料，而商品锂离子电池使用的只有过渡金属嵌锂氧化物。由于过渡金属嵌锂氧化物是目前商品化锂离子电池的正极材料，这里重点介绍这类材料。

８日刊登的《***关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》我国计划用２０年时间使新能源等七大战略新兴产业整体创新能力和产业发展水平达到世界先进水平，为经济社会可持续发展提供强有力的支撑。可见我国对新能源的重视已达到战略高度，而电池行业作为。

．１层状锂钴氧化物（ｌｉ

钴酸锂材料是最早广泛应用，工艺最成熟的正极材料。ｌｉ的可逆性、放电容量、充放电效率、工作电压和稳定性等电化学性能均十分优良。因此，作为锂离子电池的正极材料从１９９年步入市场后，一直处于垄断地位。

但由于自然界中钴资源缺乏，ｌｉ的成本较。

新能源领域的重要组成部分，已经成为全球经济发展的。

一。个新热点。

电极是电池的核心，由活性物质和导电骨架组成。

正负极活性物质是产生电能的源泉，是决定电池基本特性的重要组成部分。本文就锂离子电池的正极材料进行。

研究。高，因此，必须开发更廉价易得的材料．于是涌现出了等多种过渡金属的嵌锂化合物。

正极材料的选材要求。

正极材料的性能和**等是制约锂离子电池进一步发展的瓶颈，一般来说，锂离子电池正极材料的选择主。

．２层状锂镍氧化物（ｌｉ

ｉｎｉ是继ｌｉｃ后研究较多的层状化合物。镍与钴的性质相近，**比钴低廉。这种材料对电解质组成不敏感，不污染环境，自放电率低，不存在过充电和过放电的限制。

资源相对丰富**便宜，是一种很有希望。

要遵循以下原则：①嵌／脱锂电位高，以保证电池较高。

的工作电压；②嵌／脱锂容量高，以保证电池的高比容量和比能量；③在所需要的充放电位范围内。具有与电解质优良的相容性；④温和的电极过程动力学；⑤高度嵌／脱锂可逆性；⑥全锂状态下在空气中的稳定性好；

代替ｌｉｃ的正极材料。但目前仍然没有合成纯的稳定结构的锂镍氧化物用作正极材料。第一．没有严格化学计量比的ｌｉｎ合成出来，很多报道都是富镍化合物形式的ｌｉｉ在微观结构上部分镍原子处于锂离子层的位置上，与ｎｉｏ层连接在一起，从而减少了锂的扩。

原料廉价易得；⑧制备工艺简单。

收稿日期。散系数和电极的能量容量。第二，缺锂型化合物因平衡。

作者简介：杜啸岚（１９一），女，高校讲师。

开发与创新。

氧分压高而不稳定．与有机溶剂结合容易发生危险。从而出现电池安全性问题。从这些情况看，ｌｉ的实际应用还受到多方面的限制。

７０ｍ其性能要优于ｌｉｃ和ｌｉｎ而且在充放电测试中该材料具有很好的稳定性，是一种很有发展前途的锂离子电池正极材料。

．３尖晶石型锂锰氧化物（ｌｊ

与钻和镍不同．锰不能形成稳定的与ｌｉｃ结构相同的ｌｉｍ但可以形成稳定的尖晶石型化合物ｌｉｍ尖晶石型化合物是混合动力汽车所用高能锂离子电池正极材料的研发热点，尽管在高倍率下其容量只能达到９０ｍ左右。这种类型的材料在满电荷放。

正极材料的制备方法。

正极材料最常用的制备方法为固相反应法。几乎所有的电极材料都可以通过固相法制得，按反应温度可以分为两类：高温固相法和低温固相法。

但是固相法有一定的局限性，不能达到均匀混合的水平。因此可以用其它一些软化学合成方法来提高材料的电化学性能．如溶剂热法、机械化学活化法、溶胶一凝胶法、电化学合成。

置时会自放电，尤其在高温下。可用ｌｉｂ代替在湿气状态下容易分解生成ｈｆ的ｌｉｐ电解质来解决该技术。

难题。使用的尖晶石中，锂取代部分锰可得到稳定的结构。

法等。下面就水热法制取材料进行介绍。

大多数正极材料均可用水热法制备。例如常见的等，如ｌｉｆ的合成：一般将含锂源化合物铁源化合物磷源化合物掺杂元素化合物或导电剂等混合，在５～１的密闭搅拌反应器中，反。

这种材料难以广泛用作锂离子电池正极材料，不是因为其理论容量低．而是因为其循环性能不佳，特别是在较高温度下的容量衰退问题。其容量衰减的原因源于尖晶石结构的变化，这里只介绍一种原因效应及钝化层的形成。尖晶石ｌｉｍ在充、放电过程中发生的效应，导致尖晶石品格畸变，并伴随着较大的体积变化，尖晶石结构的ｃ／ａ比率增加了。

应０．５过滤、洗涤、烘干后得到纳米前躯体，接着将前躯体放入高温炉中，在非空气或非氧化性气氛中．与５００下恒温焙烧５￣４制得磷酸亚铁锂。

的纳米粉末。

６％，从而导致尖晶石结构的塌陷，尤其是在接近４ｖ放电平台的末端．表面的尖晶石锂锰氧颗粒过放电成ｌｉ２由于表面畸变的四方晶系与颗粒内部的立方晶系不相容。严重破坏了结构的完整性和颗粒间的有效接触。因而影响了锂离子扩散和颗粒问的电导性，造成。

正极材料的发展展望。

低成本、高性能、大功率、高安全、环境友好是锂离子电池的发展方向。锂离子电池作为一种新型能源的。

典型代表，有十分明显的优势，同时有一些不足需要改进。可以预料，随着研究的深入，。锂离子电池将会是继镍镉、镍氢电池之后，在今后。

容量损失。利用杂质离子来稳定尖晶石ｌｉｍ的结构被认为是解决循环容量衰减的最有效方法之一，杂质离。

子的选择直接影响到掺杂的效果．可供掺杂尖晶石。

ｉｍｎ选择的金属离子很多比如用价态稳定的阳离子。

掺杂，通过引入化合价小而稳定的阳离子（如ｎｇ

ｌ、ｇ等）取代尖晶石结构中的部分ｍｎ以降低尖晶石中ｍｎ的含量．从而达到抑制效应目的。

相当长一段时问内，市场前景最好、发展最快的一种电池。锂离子电池已经创造了辉煌，而未来必将有更大的。

辉煌。．４橄榄石型的磷酸盐ｌｉｆ

９９７年橄榄石品型材料的问世，特别是发现ｌｉｆ化合物后，ｌｉ成为一种具有低成本，多元素，同时又对环境友好的最具挑战的正极材料之一，它在锂。

参考文献：１］李明月，陈科峰．新型锂离子电池材料研究进展［ｊ】化工生产与技术．２０

离子的电化学能量储存上起到了重要的作用。由其组装的电池放电电压达到了３．４并且在几百个循环之后也看不到明显的容量衰减，另外该电池的容量达到了。

２］黄可龙，王兆翔，刘素琴．锂离子电池原理与关键技术［ｍ】化学工业出版社，２０

３］郑红河．锂离子电池电解质［ｍ】化学工业出版社，２０

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