1。3 锂离子电池正极材料
现在可以广泛被应用的正极电池原料主要由LiFePO4、LiCoPO4、LiMnPO4以及三元原料等等。
LiFePO4
伴随不同轻便小型的电子器件渐渐广泛应用,则锂电成为随身可带且轻便的带电体已经吸引了很多人的注意力。LiFePO4作为新一代的Li+电池材料,其理论容量是170mAh/g,电压平台是3。4V(相对于Li/Li+),具有价位低廉,相对环保,保障性强,优越的循环性能一系列优点,LiFePO4/C早已公认是Li+电池最理想的正极材料,进行体相掺杂并制备相应Lil。x+sTi。Fel。yMn。P04/C等复合材料。通过X射线衍射分析结果显示,其掺杂后样品是单一橄榄石型结构并且没有其它峰,加入少量Ti和Mn离子后到晶格内,晶型完整、单一,这不会改变LiFePO4的晶型组成。因此Ti、Mn的掺杂达到比较好的效果。
LiCoPO4
LiCoPO4真实比容量不太理想,并且经过多次充电放电后,其活性物质组成经过好几次压缩和扩张后会产生变化,造成LiCoO2产生松弛且掉落,同时导致其内阻变高、容量变低。本质上的缘由是因为LiCoO2为Li+嵌入式化合物,充电的过程中,若有很多Li+从LiCoO2中褪出,则LiCoO2的晶体形状将产生变化同时不会具备嵌入与脱出Li+的作用[6]。
在近期经济化中,LiCoO2是一种操作量很高的Li+正极材料,它的制造工艺稳定、性能还不错、而且具备非常好的循环充放电性能。但是,目前仍存在着许多不足之处:它的保障性不太好,循环充放电性能也不是很好,而且放电的比容量远远没能追上理论值。相应地,由于Co的量非常少而且价位还很高,LiCoO2就是因为它的价位太高的缘故,约束了LiCoO2实际大量的发展前景。
LiMnPO4文献综述
LiMnPO4本身是没有毒的、价位还相当划算、循环比容量也不错,处于稳定的电压平台下,它的理论容量能够维持在148 mAh/g。锰酸锂电极反应如下:
充电时:
LiMn(Ⅲ)Mn(Ⅳ)O4Mn(Ⅳ)Mn(Ⅳ)O4+Li+4 a/4 c (1。1)
放电时:
Mn(Ⅳ)Mn(Ⅳ)O4+ Li+LiMn(Ⅲ)Mn(Ⅳ)O4 4 a/4 c (1。2)
在充电的过程,因为外部的电流是由负到正,所以Li+是由LiMn2O4里褪出,通过电解液、穿过隔膜进入负极并且镶嵌至原料中;在放电的过程,由于Li+是由负极原料褪出,通过电解液、穿透隔膜,进入正极,所以电流是由正出来通过外部到负极。LiMn2O4生产办法为高温加热固相法、溶胶-凝胶、喷雾干燥、微波合成、共同沉淀等。
LiMn2O4极易产生Jahn-Teller歧化反应,这个反应极易造成它的晶相从立方到四方的转化,致使它的循环充放电性能逐渐减小。经过高温加热固相法来生产纳米级LiMn2O4,它的晶体形状组成很不错、从而可以很快抑制电池容量的下降。为了增加电池的容量,向纯相LiMn2O4中加入比例不一样的Ni,以此来促进电压平台的上升以及增大其电压窗口,以此来提升容量[10]。
1。4 锂离子电池正极材料Li2CuO2的研究
1。4。1 Li2CuO2的结构与电化学性能
Li2CuO2结构为正交晶系,相对于别的材料,它拥有非常高理论容量和还不错的能量密度,是一种极具潜力的正极电池材料。纯相Li2CuO2正极原料在电压为1。5-4。5V之间能够充电达到320mAh/g。处于0。5mA/cm2电流密度下,循环可逆实际容量至130mAh/g。Li2CuO2具有丰富的原料资源、价格低、理论容量高、充放电平台高、结构稳定且容易制备等优点,但缺点是导电性差、可逆容量低,一般不适合大电流充放电。目前,针对最多的Li2CuO2正极电池材料的科研才刚刚开始。