1、正极材料的要求1,具有较高的氧化还原电位,使电池输出电压高2折可利用活性物质高,容量高:3,充放电过程中,结构稳定:材料的锂离子脱嵌可逆,而且在嵌入过程中不因锂离子的加入而发生结构的本质改变:充放电过程中,氧化还原电位变化小,5.化学稳定性好,与电解质反应小:6.较高的电子和离子导电率,材料的锂离子嵌入/脱出速度快,大电流充放电性能好;7.价格便宜,对环境无污染。中伟新材料
中南大学冶金科学与工程学院 中伟新材料 1、正极材料的要求 1. 具有较高的氧化还原电位,使电池输出电压高; 2. 可利用活性物质高,容量高; 3. 充放电过程中,结构稳定;材料的锂离子脱嵌可逆,而且在嵌入 过程中不因锂离子的加入而发生结构的本质改变; 4. 充放电过程中,氧化还原电位变化小; 5. 化学稳定性好,与电解质反应小; 6. 较高的电子和离子导电率,材料的锂离子嵌入/脱出速度快,大电 流充放电性能好; 7. 价格便宜,对环境无污染
锂离子电池正极材料的简介LMnO/LiMn,OLiMePO正极材料LiCoO2LiNi.,CoO2LiNi/3Co/3Mn1/302口锂离子电池的特性和价格都与它的正极材料密切相关。口正极材料是锂离子电池技术的核心和关键口正极材料的研制成为制约该类材料大规模推广应用的关键,中伟新材料
中南大学冶金科学与工程学院 中伟新材料 锂离子电池正极材料的简介 锂离子电池的特性和价格都与它的正极材料密切相关。 正极材料是锂离子电池技术的核心和关键。 正极材料的研制成为制约该类材料大规模推广应用的关键。 LiCoO2 LMnO2 /LiMn2O4 LiNi1-yCoyO2 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 LiMePO4
2、正极材料的研发历史LiCooLiNiiCoO,LiNiO,LiMn.MO4-Li(Ni,CoMn)OLiMn,OLiFePOLi,MnO,-Li(Ni,CoMn)o20世纪80年代20世纪90年代21世纪初三大空间结构层状结构-LiCoo,LiNio.LiNiCo.,Li(Ni.Co.Mno尖晶石结构-4伏LiMnO,与5伏LiMn2MO橄榄石结构LiFePO以及掺杂衍射物中伟新材料
中南大学冶金科学与工程学院 中伟新材料 2、正极材料的研发历史
3、正极材料的选择可变价的过渡金属-氧化还原反应,一方面过渡金属存在混合价态,电子导电较理想,另一方面不易发生歧化反应锂离子迁移的通道-空间结构第一类为层状材料:这些材料都具有阴离子密堆或准密堆结构,阴离子簇间的交替层被具有氧化还原性的过渡金属离子占据,锂离子则嵌入剩余簇间空位。LiTiS,为最先研究的层状结构材料,接下来为LiCoO,、LiNii-rCo,O,、以及现今研究热门LiNi,Mn,Co,O,。尖晶石材料可认为是一种特殊的结构,过渡金属离子在每一层都有序排布。第二类材料则具有更为形的结构,如多种钒氧化物、管道化合物MnO,、以及新型过渡金属磷酸盐如LiFePO,都属于这种结构。由于晶体结构更为紧凑,第一类材料在单位体积的能量储存上拥有本质上的优势。但是某些第二类材料如LiFePO,则更具有成本上的优势。中伟新材料
中南大学冶金科学与工程学院 中伟新材料 3、正极材料的选择 可变价的过渡金属-氧化还原反应,一方面过渡金属存在 混合价态,电子导电较理想,另一方面不易发生歧化反应。 锂离子迁移的通道-空间结构 第一类为层状材料:这些材料都具有阴离子密堆或准密堆 结构,阴离子簇间的交替层被具有氧化还原性的过渡金属 离子占据,锂离子则嵌入剩余簇间空位。LiTiS2为最先研 究的层状结构材料,接下来为LiCoO2、LiNi1-xCoxO2、以 及现今研究热门LiNi1-z-yMnyCozO2。尖晶石材料可认为是 一种特殊的结构,过渡金属离子在每一层都有序排布。第 二类材料则具有更为敞形的结构,如多种钒氧化物、管道 化合物MnO2、以及新型过渡金属磷酸盐如LiFePO4,都 属于这种结构。由于晶体结构更为紧凑,第一类材料在单 位体积的能量储存上拥有本质上的优势。但是某些第二类 材料如LiFePO4,则更具有成本上的优势
4、锂离子电池正极材料性能比较锰酸锂钻酸锂磷酸铁锂镍酸锂镍钻舒三元材料LiFeOgLiMngOaLiMnO2LiCo2LiNi02LiNiCoMnOz材料主成分理论能量密度170148286274274278(mah/g)实际能量密度130~140200100120135~140190~210155165(mAh/g)电压(V)3.63.2~3.73.0~4.53.83.93.4~4.32.54.1差差循环性能(次)>500>300>800>2000丰富贫乏丰富贫乏过渡金属非常丰富丰富环保性无毒无毒无毒镍有毒钻有放射性钴、镍有毒差好差良好良好尚好安全性能-20'C~75'℃(可达300℃,50℃以上快-20C~55℃C适用温度高温不稳定N/A-20'C~55℃20C以下无法速衰减(之外衰退严重)工作)中伟新材料
中南大学冶金科学与工程学院 中伟新材料 4、锂离子电池正极材料性能比较