如何選擇鋰離子電池正極材料？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-10-20 11:36
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鋰離子電池的正極材料主要負(fù)責(zé)提供電池反應(yīng)中的 Li?。在選取鋰離子電池的正極材料時(shí)，一般要求這些材料具備以下一些特性：
①材料中擁有極易氧化/還原的離子，例如過渡金屬等；
②所用的正極材料能夠保證使 Li?在其中可逆地進(jìn)行嵌入和脫嵌，這樣有利于取得較高能量；
③由于要求Li?在其中可逆地進(jìn)行嵌入和脫嵌，同時(shí)為了保證穩(wěn)定可可持續(xù)性，就要求這些材料在 Li?進(jìn)行可逆的脫嵌過程中，主要結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化；
④為了保證整個電池能夠進(jìn)行較為平穩(wěn)的充放電，要求正極的氧化還原電位的較小的改變，以確保電池電壓不會大幅度改變；
⑤材料中的離子和電子有盡量高的導(dǎo)電率，這樣既可以盡量降低極化現(xiàn)象，也可以是電池能夠有大電流的充放電；
⑥材料在正常工作環(huán)境下有較好的穩(wěn)定性，盡量不與電解質(zhì)反應(yīng)；
⑦要保證 Li?在電極材料中很容易擴(kuò)散，便于快速充放電；
⑧熱穩(wěn)定性好；
⑨從實(shí)際應(yīng)用情況看，材料盡可能便宜，并且無污染。
雖然理論上具許多材料都作為鋰離子電池的正極材料，但一般來說，目前使用的這些正極材料，本身都不會同時(shí)符合上述的這些條件。在當(dāng)今社會，大規(guī)模投入使用的鋰離子電池的正極材料還是跟很多年前差不多，主要還是一些過渡金屬的氧化物。當(dāng)然現(xiàn)在的科研工作者正在努力地進(jìn)行探索和工藝改良，盡可能優(yōu)化已有的正極材料，去發(fā)現(xiàn)更好的正極材料，現(xiàn)將這些常用的鋰離子電池的正極材料的性能對比如表1所示：
正極材料 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn)
鈷酸鋰（LiCoO2）
容量較高（138mAh/g），循環(huán)性能好，可大電流充放電
資源有限，價(jià)格高，安全性差
鎳酸鋰（LiNiO2）
容量最高（180mAh/g），價(jià)格較低
循環(huán)性較差，生產(chǎn)控制困難，安全性差
尖晶石錳酸鋰（LiMn2O2）
資源豐富，價(jià)格低，大電流充放電性能好，安全性好，污染少
容量低（100～110mAh/g），高溫衰減塊（50-60℃）
