概括
在本文中，我们评估了锂离子电池中正极材料和电解质之间相互作用的几个重要方面。对以前的结果进行了简要总结，并提出了新的实验结果。本综述研究了常用锂离子电池电解质（绝大多数基于碳酸盐溶剂）中常用负极材料的稳定性。我们在本文中讨论了以下材料的表面化学：LiCoO2、V2 O5、LiMn2 O4、LiMn1.5 Ni0.5 O4、LiMn0.5 Ni0.5 O2 和 LiFePO4。采用的研究方法包括：使用ICP、拉曼光谱、X射线光电子光谱和红外光谱、电子显微镜和所有相关的电化学分析技术。一个常见的现象是过渡金属离子从这些材料中溶解出来。它还在材料表面形成一层硬膜，阻碍电极的动力学反应。这些现象在高温和电解液中含有酸性物质时尤为突出。六氟磷酸锂水溶液会产生高浓度的酸（例如），这对钴酸锂和磷酸铁锂等一些材料是有害的。即使采用纳米级LiMn1.5 Ni0.5 O4和LiMn0.5 Ni0.5 O2两种材料，它们在高温下在普通电解质中也表现出高稳定性。这种稳定性是由于其独特的表面化学性质，这与晶格中镍离子的存在有关。 关键词：正极；表面化学；反抗;容量衰减；电解质。
介绍
近年来，可充电锂离子电池系统已成为全球电池市场的一项重要技术。这些电池是迄今为止能量密度最高的可充电电池。尽管目前生产的绝大多数锂离子电池仅用于为蜂窝、笔记本电脑和移动光电设备等小型设备供电，但全球都在努力推进技术进步以满足更多需求，例如大型快速充电电池用于电动汽车。应要求。
决定锂离子电池能量密度、功率密度和成本的主要因素是正极。广泛使用的正极材料是钴酸锂，价格昂贵，实际能量密度（140mah/g）和功率密度有限，在常用电解质（如碳酸烷基酯溶剂+LiPF6）中存在高温稳定性问题。因此，全球数百个研究小组正在努力开发新的锂离子电池正极材料。目前正在开发的新型正极材料主要有LiMn2 O4尖晶石、LiFePO4、LiMn1-x-y Nix Coy O2、LiMn0.5 Ni0.5 O2、LiMn1.5 Ni0.5 O4尖晶石、LiNi1-x MO2（M=第三金属） , Co, Al)、Lix VOy 和 Lix My VOz (M = 第三金属，例如 Ca、Cu)。主要关注这些材料的可靠合成路线、结构分析和基本电化学行为。研究这些材料的科学界已经使用同步辐射、X 射线辐射（原位 X 射线衍射）XANES、EXAFS、高分辨率电子显微镜/电子衍射和固态核磁共振实现了非常高水平的结构分析。
由于表面化学的发展，所有适用于锂离子电池的正极材料都会与常用的电解质发生反应。有确凿的证据证明，上述锂化过渡金属氧化物大部分会因与电解液中的成分发生自发反应而形成表面涂膜。因此，大多数正极材料的电化学行为主要取决于其在电解液中的表面化学行为以及表面成膜等一些现象。与锂和锂碳阳极一样，许多类型的锂离子电池阴极也可以视为 SEI 电极（例如，涂有锂离子导电界面）。阴极材料（锂化过渡金属氧化物）和由碳酸盐溶剂和锂盐（如六氟磷酸锂）组成的电解质之间可能会发生许多反应。这些反应包括正极材料与微量之间的酸碱反应，这些不可避免地存在于六氟磷酸锂电解液中，过渡金属氧化物的氧离子与亲电的碳酸烷基酯分子之间发生酸碱反应。聚碳酸酯通过表面诱导聚合，与溶剂发生氧化还原反应（氧化还原过程可能会改变过渡金属的氧化态并将过渡金属离子溶解到电解质中）。与正极材料本体分析的精度相比，表面材料的分析难度较大，因为形成的表面膜很薄，其成分和结构受到电解液中杂质的严重影响（即使在PPM级别） ) 影响。
本文介绍了与几种感兴趣的阴极材料相关的表面化学的最新发现。这些材料包括LiCoO2、 LiMn1.5 Ni0.5 O4、 LiMn0.5 Ni0.5 O2、 Lix V2 O5和橄榄石磷酸铁锂。我们结合了表面分析技术，例如红外光谱、拉曼光谱、X 射线衍射、电子显微镜和多种分析技术（ICP、XRD）和电化学分析（伏安法、计时电位法、阻抗光谱法）。还研究了粒度对其响应的影响。
实验
使用的钴酸锂是商业产品（OMG 公司，粒度为几微米）。 LiMn1.5 Ni0.5 O4（尖晶石结构粒度2-3 μm）粉末购自LG Chem。根据已发表的文献，将LiNi0.5 M0.5 O2（粒径为几微米）粉末先用氢氧化锂、锰和乙酸镍溶解，然后进行固态/高温焙烧合成。 LiNi0.5 M0.5 O2 和 LiMn1.5 Ni0.5 O2 纳米粒子由 Kovacheva 及其同事通过自燃反应改性和合成。三个磷酸铁锂橄榄石样品按以下工艺合成：
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议