高电位正极材料是相对于传统的锂离子电池正极材料例如钴酸锂而言的，传统的钴酸锂正极材料匹配碳负极组装的电池只有 3.7V左右的电压平台，而高电位正极材料和一般碳负极组装的电池将能达到 4.5V以上的电压平台，这对提高单体电池输出电压、减少组电池中电池单体串联数目有着重要的意义。 高电位材料的发现与发展既与人类追求更高更强更好的本性有关，也与现行锂离子电池材料研究相联系。以尖晶石类高电位材料（LiMxMn2-xO4）为例，为了解决尖晶石锰酸锂热循环性能差的问题，研究人员通过在锰酸锂中添加或包覆一些新的元素成分来达到目的，在此过程中发现改性的锰酸锂在 4.5V以上区域又出现了一个新的电压平台，在适当的添加量情况下，原先的锰酸锂4.1V电压平台完全消失，容量全部新出现在4.5V以上区域。 在当时的情况下，由于现行的电解液还不能适应在这种高电位下的工作条件，因此高电位材料的应用研究仅仅停留在材料合成和电化学机理方面，后来耐高压电解液方面的改进使得高电位材料正式进入商品化开发阶段，目前法国、韩国方面已经试制了600mAh~2Ah容量大小的软包电池进行了电池性能测试，而日本SANYA则以新型的钛酸锂为负极匹配高电位正极材料组装成3V电池，在2C下循环了2000次后还能有近90%的容量保持。
1）尖晶石结构的高电位材料，镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4等。
2）橄榄石结构的高电位材料，例如磷酸钴锂LiCoPO4等。
3）层状及其它结构的高电位材料等。
小型变速箱
有高电位正极材料，当然也有高电位负极材料，当然，从提高锂离子电池功率来说，负极材料的电位则是越低越好，但传统的低电位负极材料也往往是引起锂电池安全问题的罪魁祸首（例如炭负极的析锂、金属锂负极的枝晶问题），所以采用电位较高的材料作为锂离子电池负极往往是解决锂电池安全性的根本举措，目前来说这方面的负极材料以钛酸锂为研究最多。
无线存储一、前言
不仅手机和个人电脑等电源，作为电动汽车（EV）和蓄电用的电源都要求提高锂二次电池的性能。虽然现在使用的锂离子电池，其正极（LiCoO2）、负极（石墨）都在使用可以说特性比较优良的材料，但为了开发具有更安全更大能量密度的电池，有必要采用新型的电极材料。在最近召开的锂电池的相关会议上，能够见到很多成为其候补的新型材料的报告。例如，在负极材料方面，由石墨材料向其他碳素材料、锂合金系及其氧化物甚至向氮化物、纳米氧化物发展；在电解质方面，从有机溶液向凝胶聚合物电解质，甚至向固体聚合物电解质、无机固体电解质发展。从新材料的观点看，正极材料也得
到积极地研究开发。作为改善现有物质这样的短期目标，有LiCoO2向LiNi0.8Co0.2O2、或在LiMn2O4中添加元素（LiMn2-xMxO4）等尝试。作为中期目标，有层状LiMnO2和LiFeO2、高电压型尖晶石、Li （Mn2-xNix）O4等尝试。而面向未来使用的、有NASIKON型的Li3+xFeyV2-y（PO4）3、橄
榄石系LiCoPO4、LiFePO4、铁系复合化合物等新物质的趋势。应受到关注的许多新型的正极材料被提出来，但笔者不可能对所有的材料都作出公正的判断，在此，笔者想就大家感兴趣的、受到注目的物质作一简要的介绍。
二、LiCoO2型氧化物正极
（一）Li1+xCoO2[1]
LiCoO2是有着α-NaFeO2型结构的层状化合物。在这里，Li和Co交替形成六面体001面的有序结构。Li层间可以使锂局部性地出入，即可以插入。一般认为，可以利用此特性作为锂离子电池的可逆正极材料来使用。
一般地，这种插入功能因结构中的种种缺陷而受到很大影响。所说的缺陷，是指Li和其他金属元素的不规则排列以及阴离子缺陷等。这种缺陷因初始原料和合成条件等不同而不同。但是大家一直认为LiC
oO2本身就有很强的形成有序结构的倾向，所以无论合成条件如何，总能够得到化学计量比的理想结构。所以LiCoO2因性能稳定而得到广泛的应用。然而关于LiCoO2的非化学计量及缺陷结构等的研究迄今几乎没有得到开展，实际上LiCoO2中仍然程度不同地存在着这种缺陷[1]。
亚克力抽奖箱
Li/Co之比存在着达到1.05左右的Li过剩相Li1+xCoO2（x≤0.05）。图1.3.12是在
900℃下合成的x=1.00和 1.05样品的充放电特性。
铂钛催化剂
1.00样品在140mAhg-1附近充电曲线呈现不连续的变化是由于菱面体晶体向单斜晶体的结构变化所致，1.05的样品未观察到这种变化。由此可知，掺杂过量Li能抑制相变化。这里的相变是随原子移动而发生的结构变化。从长时间充放电的稳定性观点来看，希望减少结构的变化。因此抑制向单斜晶体的结构变化，就可能达到改善特性的目的。观察x=1.05样品的充放电特性可以发现，与x=1.00相比，第一周期的不可逆容量小。锂过剩时，虽有良好的效果，但有关其不可逆容量的真正原因还没有明确的说法
（二）LiNiO2系正极
ggtv5
LiNiO2是优良的正极材料，但容易发生像Li1-xNi1+xO2那样的组成变化。因合成特性优良的材料比较困难，而且充电时热稳定性不好，所以LiNiO2还未能得到应用。图1.3.13是菅
野等用各种初始原料烧结成LiNiO2的产物图示[2]
。
因原料、烧成温度、烧成时间等原因，生成的LiNiO2的Li/Ni之比会发生变化。定比组成在循环性能方面比较优越，但难以控制。因此，为发挥其特性，尝试添加各种元素或形成固溶体使其稳定化。
在LiNiO2的Ni位置上使Co固溶20%左右所得到的LiNi0.8Co0.2O2可以代替LiNiO2而即将投入使用。添加Co后，充电电位上升但容量比LiNiO2降低（对于Li，在4.2V下为190mAh/g 左右；LiCoO2是130mAh/g，LiNiO2达到200mAh/g以上），在LiNiO2中见到的许多问题都可得到缓和。然而，合成Li和（Li，Co）层完全有序、容量大、周期性能优越的单相是比较困难的。Gover等将LiNi0.8Co0.2O2与Li2O2共沉淀得到的（Ni，Co）O1+z在不同温度
处理后，给出了Li的3a位置（Li本来的位置）的占有率和充电容量，如图1.3.14所示[3]
在730℃左右烧结的试样显示最优越的特性。这一数据是以2/min℃升温速度、反应48小时后所得结果。但在这种温度下，无论比48小时长还是短，Li的3a位置占有率都会下降。Li2O2和（Ni，Co）混合烧结时，增加时间可促进结晶化，并使Li和（Ni，Co）有序度提高。另一方面，Li的表面挥发也随时间的增加而增大。当Li/（Ni，Co）的原料比大于1时能够补充Li的蒸发，但容易造成不均匀。这表明合成理想样品是相当困难的。最适合的合成条件因原料、 试样量、烧结条件等原因而发生变化。相信不久的将来，最佳的合成条件会被研究开发出来，并逐渐取代LiCoO2投入使用。
三、LiMn2O4系尖晶石型氧化物
锂锰尖晶石型物质作为正极材料能得到高电位，而且锰作为电池材料可以长期使用、有安全感等优点，所以一直作为代替LiCoO2的廉价的高电位正极材料受到广泛的研究。但还未广泛地实际应用。问题之一是，锰在高温保存时能熔化到电解液中，使电池性能劣化。为解决这一问题，尝试了添加Cr或Al以稳定化、或采用修饰粒子表面等各种方法。这些都是非常重要的研究课题，在这种锰尖晶石型物质中，有关最基本部分的组成和结构以及相转移等，
纸制品加工
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议