11锂离子电池正极材料应用及相关问题
锂离子电池的正极材料比容量目前仅130mAhg左右远低于负极材料350

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mAhg的比容量成为锂离子电池容量的限制因素因此改善正极材料性能是提高锂离子电池性能的关键因素之一。LiCoO2一直是锂离子电池的主导正极材料。它是一种具有层状构造的化合物为ANaFeO2六方形构造R3m空间群其理论比容量为274mAhg实际比容量为140155mAhg平均电压317V3。LiCoO2可以快速充放电在2175413VX围内锂离子在LixCoO2中可可逆脱嵌材料具有较好的构造稳定性和循环性能4。但LiCoO2热稳定性较差同时当充电电压由413V提高到414V时LiCoO2的晶格参数c由1144
m急剧下降至1140
m导致其电化学性能和平安性能下降5。尖晶石构造LMi
2O4正极材料具有比LiCoO2更好的平安性而且价格低廉特别适用于动力电池。LMi
2O4属于立方晶系为Fd3m空间群其理论比容量为148mAhg实际比容量一般在115125mAhg之间在3134135V之间充放电时可逆性好6。但尖晶石LMi
2O4在3V附近过渡嵌锂时易发生Ja
hTeller效应由尖晶石构造向四方构造转变电化学性能急剧下降。未改性的尖晶石LMi
2O4循环衰减较快50e以上容量衰减更快。目前通过向尖晶石LMi
2O4中引入适当的金属离子和氧氟碘硫硒等阴离子进展掺杂或进展颗粒外表包覆改性有效提高了其在高温下的循环稳定性。目前存在的主要问题是材料的比外表积较大震实密度偏小加工性能较差这些问题在一定程度上制约了该材料在锂离子电池中的应用。12锂离子电池负极材料应用及相关问题
目前锂离子电池用负极材料以碳质材料为主包括中间性炭微球和改性天然石墨等实际比容量到达350mAhg左右7。锡氧化物是最早开场研究的锡基嵌锂材料具有较高的首次容量1200mAhg但在首次充放电过程中易生成氧化锂产生较大的首次不可逆容量此外在充放电循环过程中材料的体积变化大易造成材

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料的构造破坏导致材料循环性能下降8。为抑制材料的构造破坏开发了由S
OB2O3P2O5复合而成的非晶态复合材料在此材料中S
O弥散分布于惰性组分B2O3P2O5中这些不参与嵌脱锂的惰性组分抑制了材料的体积变化改善了材料的循环性能但材料的不可逆容量仍较大9。为降低材料的不可逆容量同时保持材料构造的稳定材料研究者先后研发出多种由活性组分S
和惰性组分SbCuNiFeCo等形成的金属间化合物、合金及非晶材料其中S
Co非晶材料为成功的一例其首次放电容量为586mAhg库仑效率为87在前15次循环过程中循环保持r