【来源:《高工锂电》11月刊 文/ 孙玉城】 正极

本网记者 2019-08-19 人已围观

【来历:《高工锂电》11月刊 文/ 孙玉城】 正极资料的运用状况 钴酸锂(LiCoO2)、改性锰酸锂(LiMn2-xAxO4)、磷酸铁锂(LiFePO4)和镍钴锰酸锂三元资料(Li(Ni,Co,Mn)O2)是近期被广泛运用的四种正极资料。
在电子产品运用范畴,正极资料首要以钴酸锂和镍钴锰酸锂三元资料为主,两者一般可以混合运用,未来镍钴锰酸锂三元资料会逐渐替代钴酸锂。
而在动力型锂离子电池范畴,现在可供挑选的资料系统首要是改性锰酸锂(LiMn2-xAxO4)、磷酸铁锂(LiFePO4)和镍钴锰酸锂三元资料(Li(Ni,Co,Mn)O2)。
单从资料的功能来说,镍钴锰酸锂三元资料能量密度最高,归纳功能优异,但存在安全性和镍钴金属的稀缺性问题。
下面就这几种首要正极资料的开展和运用状况进行评论。
钴酸锂的运用 钴酸锂自从锂离子电池商业化以来,一向作为首要的正极资料被运用。
其首要技能发展发生在2000年前后的高密度化组成工艺。
经过进步烧结温度和添加烧结次数,组成出十几微米以上的单晶一次晶粒,将钴酸锂电极的压实密度进步到4.0g/cm3以上。
最近研讨经过外表润饰改性和掺杂进步钴酸锂的充电电压,然后进步该资料的比容量。
钴酸锂在实践锂离子电池中受限于4.2伏充电电压首要是因为其在更高电压下结构的不安稳性引起的。
因为外表润饰改性这种技能计划只能到达不彻底的外表性质改动,因而其在处理钴酸锂高电压下的晶体结构不安稳性问题上的可行性,值得置疑。
体相掺杂作为一种改动资料结构性质的手法,可以起到安稳结构的作用。
但曩昔的研讨结果表明,简直一切元素的掺杂对钴酸锂的功能没有多少有利的影响,包含Al、Mg、Ti、Ca、Cr等。
因而,咱们以为,在经过进步充电电压来进一步进步资料的可逆比容量方面,镍钴锰酸锂三元资料比钴酸锂更有优势,因为镍钴锰酸锂三元资料的晶体结构在4.6伏以下电压是安稳的。
锰酸锂作为锂离子电池正极资料的会集研制是在20世纪90年代初日本索尼公司推出商品化的锂离子电池后。
90年代初期的研讨首要会集在锰酸锂的组成工艺方面,如研讨组成工艺、Li/Mn比、烧结温度、烧结时刻与烧结气氛等方面,最有含义的作用是发现尖晶石结构中的氧缺陷与进步Li/Mn比组成富锂的锰酸锂(Li1+xMn2O4)资料可以有用进步其常温循环功能,虽然这关于高温循环与贮存功能的改进作用不是很明显。
在90年代中后期,各国学者首要选用元素掺杂来改进锰酸锂的高温循环与贮存功能,如用Co、Ni、Cr、Al、Mg、Zn替代Mn以及运用非金属元素S和F替代O等办法。
其间Al的掺杂对锰酸锂高温电学化学功能的改进最有有用,可是因为Al-O很强的结合力,使得氧化铝具有超强安稳性,铝离子在烧结进程中很难彻底进入尖晶石锰酸锂的晶体结构中。

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