锂离子电池正极材料

1.锂离子电池对正极材料的要求

(1)材料应能够嵌人大量的锂，以得到高的比能量;

(2)在锂离子嵌入和脱嵌过程中，材料结构不要有明显变化，使电池有长的循环寿命，有高的库仑效率和能量效率；

(3)为获得高的电池电压和比能量，锂离子交换反应必须在较高的电位下进行，即对锂有较高的反应自由能；

(4)电极材料的电子导电率和锂离子在其中的迁移速率要尽可能高，以使电池有高的大流放电和充电的能力；

(5)电极材料必须与电池中的其他材料有相容性，必须不溶解于电解质；

(6)氧化还原电位随嵌入量的变化要小，使电池电压不会发生明显变化，保持平稳的充电和放电；

(7)价格要尽可能低，降低电池成本，增加电池的市场竞争能力。

 2.氧化钴锂LiCoO2电极材料

它是第一个锂离子电池产品使用的正极材料，它是层状结构。在充电和放电过程中，锂离子可以从所在的平面发生可逆的脱嵌/嵌入反应。由于锂离子是在CoO2层间进行二维运动，因而锂离子导电率高，扩散系数也高，达到10 -9～10 -7cm2/s。此外，LiCo02本身的电子导电率也高，因而具有155mA·h/g较高比容量和高电压(相对Li为3.9V)。此外，Li一Co02的热力学稳定性好，比较容易制备。

虽然Lico02比其他的正极材料优越，但仍然会发生衰减。

为了降低LiCo02的成本和提高在较高温度时的循环性能，人们设法对它进行掺杂和包覆。主要掺杂的元素有Li、B、Al、Mg、Cr、Ni、Mn、Cu、Sn、Zn和稀土元素。例如LiCo02中含有过量的Li，当Li/Co=1.1时，其可逆容量就可以提高到140mA·h/g，掺杂B离子能使可逆容量达到130mA·h/g，在100次循环后其容量还有125mA·h/g。

锂电池与铅酸蓄电池的的充电时间差不多的，在不同的循环次数放电。