材料科学与化学工程学院文献综述报告
学号S
专业化学工程与技术
学生姓名
指导教师陈猛教授
f锂离子电池正极材料镍钴铝酸锂研究进展
1材料研究背景
锂离子电池目前已经广泛应用于科技、军事、生活等各个领域。而正极材料在锂离子电池产品组成中占据着最重要的地位。正极材料的好坏直接决定了电池的最终性能而且正极材料在电池成本中所占比例高达40左右。目前常用的锂离子正极材料有LiCoO2LiNiO2LiM
2O4LiMPOx等。
LiCoO2的研究已经比较成熟层状钴酸锂属六方晶系的αNaFeO2层状结构理论容量为274mAhg具有工作电压高、充放电电压平稳、比能量高、循环性能好的特点是最早用于商品化锂离子电池的正极材料。但是在实际使用时只有部分锂能够可逆的脱嵌如果过充将导致容量衰减和极化增大使其循环性能大大降低。因此目前实际容量为155mAhg平均工作电压37V。同时由于其价格高、容量低、毒性大的特点极大地限制了其适用范围。层状LiNiO2理论容量为275mAhg实际容量为180200mAhg平均工作电压36V左右具有自放电率低、污染小、与多种电解液有良好相容性等优点。但是制备困难材料一致性和重现性差而且热稳定性和安全性差。尖晶石LiM
2O4成本低安全性好但循环性能尤其是高温循环性能差在电解液中有一定的溶解性储存性能差。而且在高温50℃左右下材料相结构极不稳定导致其容量衰减迅速。LiMPOx型正极材料主要有LiFePO4LiM
PO4Li3V2PO43和LiCoPO4等。其中研究最多的是LiFePO4。其具有充放电平台平稳、比容量较高、循环性能优异、成本较低、环境友好等突出优势但是充放电平台低导电性差。1234
对于镍钴二元复合材料兼有LiNiO2和LiCoO2的优点既有较高的理论放电比容量又有较稳定的层状结构增强了材料的循环稳定性。但这种材料也存在耐过充能力差、热稳定性差、首次放电不可逆容量高等缺陷。而铝的掺杂可以进一步稳定镍钴材料的结构明显抑制充放电过程中的放热反应使材料循环性能和耐过充性能明显提高。4
2材料简介
21制备方法
f1高温固相法
高温固相法是一种制备锂离子电池正极材料的传统方法一般是先将锂盐与过渡金属化合物按目标产物的比例称重然后通过球磨等机械方式混合均匀在高温下焙烧形成目标产物。朱先军等5将分析纯原料LiOHH2ONi2O3Co2O3和AlOH3按一定的计量比分别称量、混合、研磨预烧后再研磨、压片于氧气中725℃焙烧24h即得产物LiNi085Co010Al005O2。江卫军等6用固相反应法合成了锂离子二次电池正极材料LiAlyCo02Ni08yO2y000010005001003。结果表明所合成的产物均为αr