锂离子电池正极材料, 有含锂的过渡金属氧化物, 还有磷化物, 像 LiCoO2、LiFePO4 这般, 另外还有导电聚合物, 似聚乙炔、聚苯、聚吡咯、聚噻吩、活性聚硫化合物这些。
锂离子电池里有个重要组成部分, 是嵌锂化合物正极材料。在锂离子电池当中, 正极材料占比较大, 正负极材料质量比例是3比1到4比1。所以呢, 正极材料的性能会在很大程度上对电池性能产生影响, 它的成本还直接决定着电池成本的高低。
1、LiCoO2正极材料
LiCoO2存在三种物相, 其一为a - NaFeO2型层状结构的LiCoO2, 其二是尖晶石结构的LT - LiCoO2, 其三为岩盐相LiCoO2。层状LiCoO2的氧原子运用畸变立方密堆积序列, 钴占据立方密堆积里的八面体(3a)位置, 锂占据立方密堆积中的(3b)位置；尖晶石结构的LiCoO2里氧原子呈理想立方密堆积排列, 锂层中有25%的钴原子, 钴层中有25%锂原子；岩盐相晶格中Li+和Co3+随机排列, 不能清晰分辨出锂层和钴层。
当下, 于锂离子电池里应用较为频繁的是层状结构的LiCoO2, 它具备工作电压高的特性, 具备充放电电压平稳的优点, 适合大电流进行充放电, 拥有比能量高的长处, 拥有循环性能好的优势标点符号。
2、LiNiO2正极材料
含有锂元素的镍酸锂晶体具备跟钴酸锂锂类似的α - 高铁酸钠钠型层状结构, 镍酸锂的理论容量是每克二百七十五毫安时, 其实际容量已然达到了一百九十至二百一十毫安时每克, 跟钴酸锂相比较而言, 镍酸锂在价格以及储量方面拥有优势。
LiNiO2存有合成艰难、结构发生相转变以及热稳定性不佳等不足, 这些不足的根源均和LiNiO2特有的结构相关, 通过对LiNiO2实施元素掺杂来改进其结构, 乃是增进LiNiO2比容量、改良循环性能以及稳定性的有效方式。
3、Li-Mn-O系正极材料
基于锰资源具备丰富特性、价格呈现低廉特点、无毒且无污染, 进而被视作最具发展潜力的锂离子电池正极材料。Li-Mn-O系正极材料存有尖晶石型LiMn2O4类型, 还有层状LiMnO2类型。
属于尖晶石型的LiMn2O4, 具备安全性良好、易于合成等优势, 是当下研究数量较多的锂离子电池正极材料范畴内的一种。然而, LiMn2O4存有John-Teller效应, 在进行充放电的进程当中, 容易出现结构畸变的情况, 致使容量快速衰减, 尤其是在处于较高温度的使用条件时, 容量衰减更为突出。
4、LiFePO4正极材料
磷酸铁锂正极材料, 属于一类新型的, 用于锂离子电池的正极材料。 Fe资源因其丰富, 价格低廉, 且无毒, 所以磷酸铁锂, 是一种具备良好发展前景的——锂离子电池正极材料。
LiFePO4隶属橄榄石型结构, 空间群乃Pnmb。在此结构里, Fe3+/Fe2+针对金属锂的电压是3.4V , 理论比容量为170mAh/g , 而且LiFePO4被氧化成FePO4-时, 也就是充电进程中体积会减小, 能够弥补碳负极体积的膨胀, 对提高锂离子电池体积利用率有所助益。然而LiFePO4材料的电阻率较大,电极材料利用率较低, 所以研究工作主要聚焦在解决其电导率问题上。
5、导电高聚物正极材料
在锂离子电池里头, 除掉能够拿金属氧化物当作它的正极材料之外, 导电聚合物同样能够被用作锂离子电池正极材料。
当下所研究的锂离子电池之中的聚合物正极材料存在着这样一些, 即聚乙炔, 还有聚苯, 再有聚吡咯以及聚噻吩等等。它们借助阴离子的搀杂以及脱搀杂的方式来达成电化学这一过程。然而这些导电聚合物的体积容量密度通常是比较低的, 除此之外, 反应体系里要求电解液的体积比较大, 所以不容易获取高能量密度。
