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锂离子电池的心脏——正极材料

锂钴氧化物锂钴氧化物,也被称作钴酸锂,化学式为LiCoO2,是以一种无机化合物。锂钴氧化物是目前市场上锂离子电池用的最广泛的正极材料之一。LiCoO2属于α-NaFeO2型结构,它

锂钴氧化物

锂钴氧化物,也被称作钴酸锂,化学式为LiCoO2,是以一种无机化合物。锂钴氧化物是目前市场上锂离子电池用的最广泛的正极材料之一。LiCoO2属于α-NaFeO2型结构,它具有二维层状结构,适合锂离子的脱嵌,其理论容量为274mAh/g,但在实际应用中,由于结构稳定性的限制,最多只能把晶格中的一半Li+脱出,因此实际比容量约为140mAh/g左右,其平均工作电压高达3.7V。锂钴氧化物一般采用高温固相法制备,该种方法工艺简单、容易操作、适宜量产。由于锂钴氧化物制备容易,而且具有电化学性能高、循环性能好、性能稳定以及充放电性能优良等优点,所以它是最早被规模化用于锂离子电池的正极材料。

锂镍氧化物

锂镍氧化物,也被称作镍酸锂,化学式为LiNiO2。锂镍氧化物的结构为立方岩盐,与锂钴氧化物相同,但其价格比锂钴氧化物低。它的理论容量为276mAh/g,实际比容量为140~180mAh/g,工作电压范围为2.5V~4.2V。锂镍氧化物拥有高温稳定性好、自放电率低、无过充电及过放电限制、无污染等优点,此外它还是目前研究的正极材料中实际放电容量较高的。但由于其要求在富氧气氛下合成,工艺条件控制要求较高且易生成非计量化合物,条件苛刻,制备困难,所以它作为锂离子电池的正极材料使用的并不多。

锂锰氧化物

锂锰氧化物,按照结构分为层状LiMnO2和尖晶石型LiMn2O4两种。LiMnO2属于正交晶系,岩盐结构,氧原子呈扭变四方密堆结构分布,理论比容量达到286mAh/g,充放电范围为2.5~4.3V。LiMn2O4为尖石型结构,立方晶系,F其可以产生4.0V的高电压平台,理论容量为148mAh/g,与锂钴氧化物容量接近。我国是一个锰矿资源丰富的国家,锰矿价格低廉,而且环境相容性好,所以锂锰氧化物也是很有发展潜力的正极材料。使用锂钴氧化物作为正极材料生产的电池,安全性好,耐过充放电。

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