锂离子电池层状结构三元正极材料的研究进展

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1、.锂离子电池层状结构三元正极材料的研究进展（中山大学化学与化学工程学院广州510275）摘要为改进锂离子电池的性能，化学家们一直致力于电极材料的研究。其中，正极材料的研究更是重中之重，各种正极材料层出不穷，而层状结构三元正极材料LiNixCoyMn1-x-yO2因为具有较高的可逆容量、循环性能好、结构稳定性、热稳定性和相对较低的成本等优点，近年来成为研究热点。本文主要简介其结构特点与电化学特性，并综述其制备方法的改良和改性手段，并分析该材料目前存在的问题和对其未来发展做一个设想。关键词锂离子电池

2、层状结构LiNixCoyMn1-x-yO2研究进展ResearchprogressinlayeredstructuralternarycathodematerialsforlithiumionbatteriesAbstractToimprovethepropertiesofLi-ionBattery,thechemisthavebeenworkingforsuitableelectrodematerials.Amongthem,thestudyofcathodematerialsisatoppr

3、iority.Thereareavarietyofcathodematerial.Andinrecentyears,LayeredStructuralLiNixCoyMn1-x-yO2asacathodehasbeenahottopic,becauseithasalotofadvantages,suchas,ithasahighreversiblecapacity,goodcycleperformance,structuralstability,thermalstabilityandrelati

4、velylowcost,etc.Thispaperisabouttheintroductionofitsstructuralfeaturesandelectrochemicalcharacteristics,aswellasareviewoftheimprovementandmodificationmeansoftheirpreparation.Finally,thereareanalysisoftheexistingproblemsofthematerialsandavisionofitsfu

5、turedevelopment.Keywordslithiumionbatteries;layeredstructure;LiNixCoyMn1-x-yO2;researchprogress1.引言锂离子电池的具有工作电压高、能量密度高、自放电效率低、循环寿命长、无记忆效应和环保等优点，因此广泛应用于生产生活中。但同时，锂离子电池也存在快充放电性能差、大电流放电特性不理想、价格偏高、过充放电较危险等缺点，为解决上述问题，科学家们一直专注于电池材料的研究。其中，又以正极材料最为重要，因为正极材料在

6、充放电过程中提供锂源，包括正负极嵌锂化合物往复嵌入/脱嵌所需要的锂，以及负极材料表面形成钝化膜所需的锂。正极材料...决定着电池安全、电化学性能（能量密度、倍率充放电性能、高低温充放电性能、循环能力）和价格等关键因素。[1]因此对正极材料的要求非常严格：比能量高、比功率大、自放电少、价格低廉、使用寿命长、安全性好，以适用各方面的要求。所以对于正极材料的研究一直没有停止，目前，应用较广的正极材料有：层状结构材料LiCoO2、LiNiO2正极材料、LiMn2O4材料、LiFePO4等。这些材料各有各

7、的优缺点，例如，层状结构材料LiCoO2作为正极材料的锂电池，具有工作电压高、放电平稳等优点，但也存在资源匮乏、污染环境等缺点。与LiCoO2相比，LiNiO2因价格便宜且具有高的可逆容量，被认为最有希望成为第二代商品锂离子电池材。LiNiO2的理论比容量为274mAh/g，实际可达到180mAh/g以上，远高于LiCoO2，具有价廉、无毒，等优点，不存在过充电现象。但它作为正极材料，也存在制备困难、结构不稳定，易生成Li1-yNi1+yO2等问题。其他较为常见的正极材料也存在各自的优缺点，在此

8、不赘述。任何材料都存在正反两面，我们没办法找到完美的材料，但是我们可以寻找尽可能适合我们要求的材料。而层状结构三元正极材料LiNixCoyMn1-x-yO2是现在较为热门的研究材料。因为它具有较高的可逆容量、循环性能好、结构稳定性、热稳定性和相对较低的成本等优点[2]。本文主要简介其结构特点与电化学特性，并综述其制备方法的改良和改性手段，并分析该材料目前存在的问题和对其未来发展做一个设想。表1常见正极材料及其性能比较[30]1.结构特点与电化学性质...层状结构三元正极材料LiNixCoyMn1