锂离子电池三元复合阴极材料研究进展.pdf

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1、第4O卷第2期化工新型材料Vo1．40No．22012年2月NEWCHEMICALMATERIALS·35·锂离子电池三元复合阴极材料研究进展刘永光朱靖。王岭(1．河北联合大学党委宣传部，唐山063009；2．河北联合大学化工学院，唐山063009)摘要具有a-NaFeO层状结构复合过渡金属氧化物Li(NiM—Co)02是锂离子电池阴极材料的研究热点之一对近几年锂离子电池Li(Ni1-x-yMnx—Co)Oz复合材料的发展近进行综述，探讨了三元材料及包覆、掺杂、改变过渡金。属比例及对其性能的影响，指出了该类锂离子阴极材料的发展趋

2、势。关键词锂离子电池，阴极材料，Li(Ni1Mnx—Co)0zStudyonLi(Nil一yMn一Coy)02cathodematerialsforrechargeablelithium-ionbatteriesLiuYongguangZhuJing。WangLing。(1．SchoolofChemicalEngineering，HebeiUnitedUniversity，Tangshan063009；2．PropagandaDepartmentofHebeiUnitedUniversity，Tangshan063009)Abs

3、tractTransitionalmetaloxidesLi(Nil⋯Mn一Coy)02basedonthea-NaFeO2，isoneofthemostimportantcathodematerialsforlithium-ionbatteries．Ytherecentdevelopmentsincathodematerialsforlithium-ionbatterieswerere—viewed．Thisincludedtheperformancecharacteristicsofthepromisingcathodema

4、terialsinfluencedbysurfacemodificationandmetalormetaloxidesdoping．Developmenttrendofthepromisingcathodematerialswaspointedout．Keywordslithium-ionbattery，cathodematerial，Li(NiyMnx—Coy)02锂离子电池自1990年问世以来一直是人们在新能源领其理论容量为278mAh／g，实际容量为160mAh／g(2．5～域的研究热点。2009年以麻省理工学院Byoun

5、gwoo1]为首的4．4V)和200mAh／g(2．8～4．6V)，随后关于该材料的研究陆一批研究者，开发出了使锂离子电池快速充电的方法，为未来续展开。在该三元阴极材料中，不同的过渡金属元素具有不锂离子电池在各个领域的应用开辟了广阔的前景。随着成本同的作用。Kobayashi等对LiNi1／3Co1／3Mn1／3O2进行了的急剧降低和性能的大幅度提高，已有许多汽车(HEV／XPS测试，研究证实锰、镍、钴的价态分别为+4、+2、+3。在PHEV)生产厂家开始投入使用锂离子电池。制约HEV／电化学过程中，Mn4。。不参与反应，起到稳

6、定材料结构的作用；PHEV发展的主要问题是电极材料在大功率放电过程中的安镍和钴作为材料的活性物质，在电化学过程发生氧化一还原反全性和稳定性，研究者针对这一问题已开展了很多工作。目应，Ni和Ni对应的电压平台在3．75V左右，而Co和前安全性最高的阴极材料当属LiFePO4，LiFePO4的理论比容Co”的氧化一还原反应发生在整个电化学过程中。钴元素可量是170mAh／g，具有3．5V电势(Li／Li)，且有较长的平台。以降低锂层中过渡金属的含量，稳定二维层状结构，但其含量由于P-O共价键非常强，所以po4一具有很高的稳定性，如抗

7、高的增大将降低容量。锰元素可以提供稳定的骨架，有效解决温和抗过充等。LiFePO4电子电导小，L．-扩散慢，不利于高循环稳定性和存储稳定性。镍元素提供氧化还原反应所需要倍率放电的缺点已通过掺杂各种金属离子、包覆碳、银等导电的电子，以提高容量，但镍含量过高将导致Ni到Ni的还剂的方法成功改善，目前开发的HEV／PHEV大多使用该材原不充分，可能是造成循环容量损失的原因[4]。料。但LiFePO4本身理论容量低的缺点是其自身无法克服Chen等[5于850℃和900℃，空气中用“共沉淀法”合成了的。为了开发高比能量、高稳定性的电池材料

8、，复合层状LiNiMnCo02被纳入研究者的视野。人们想通过锰钴镍LiCoMnNii-x-yO2(O≤x≤0．3，y一0．2)，经验证它们是纯相的三元协同效应改善材料的稳定性及其他电化学性能。该材的，在3．0～4．3V电压范围内充放电，所得样品具有150～料具有