鈷酸鋰錳酸鋰磷酸鐵鋰材料分析

1、LiCoO2

在目前商業(yè)化的鋰離子電池中基本上選用層狀結(jié)構(gòu)的LiCoO2作為正極材料。其理論容量為274mAh/g，實(shí)際容量為140mAh/g左右，也有報(bào)道實(shí)際容量已達(dá)155mAh/g。該正極材料的主要優(yōu)點(diǎn)為：工作電壓較高（平均工作電壓為3.7V）、充放電電壓平穩(wěn)，適合大電流充放電，比能量高、循環(huán)性能好，電導(dǎo)率高，生產(chǎn)工藝簡單、容易制備等。主要缺點(diǎn)為：價(jià)格昂貴，抗過充電性較差，循環(huán)性能有待進(jìn)一步提高。

2、LiMn2O4

用于鋰離子電池正極材料的LiMn2O4具有尖晶石結(jié)構(gòu)。其理論容量為148mAh/g，實(shí)際容量為90～120mAh/g。工作電壓范圍為3～4V。該正極材料的主要優(yōu)點(diǎn)為：錳資源豐富、價(jià)格便宜，安全性高，比較容易制備。缺點(diǎn)是理論容量不高；材料在電解質(zhì)中會緩慢溶解，即與電解質(zhì)的相容性不太好；在深度充放電的過程中，材料容易發(fā)生晶格崎變，造成電池容量迅速衰減，特別是在較高溫度下使用時(shí)更是如此。為了克服以上缺點(diǎn)，近年新發(fā)展起來了一種層狀結(jié)構(gòu)的三價(jià)錳氧化物L(fēng)iMnO2。該正極材料的理論容量為286mAh/g，實(shí)際容量為已達(dá)200mAh/g左右。工作電壓范圍為3～4.5V。雖然與尖晶石結(jié)構(gòu)的LiMn2O4相比，LiMnO2在理論容量和實(shí)際容量兩個(gè)方面都有較大幅度的提高，但仍然存在充放電過程中結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性問題。在充放電過程中晶體結(jié)構(gòu)在層狀結(jié)構(gòu)與尖晶石結(jié)構(gòu)之間反復(fù)變化，從而引起電極體積的反復(fù)膨脹和收縮，導(dǎo)致電池循環(huán)性能變壞。而且LiMnO2也存在較高工作溫度下的溶解問題。解決這些問題的辦法是對LiMnO2進(jìn)行摻雜和表面修飾。目前已經(jīng)取得可喜進(jìn)展。

3、LiFepO4

近年來研究的熱門鋰離子電池正極材料。其理論容量為170mAh/g，在沒有摻雜改性時(shí)其實(shí)際容量已高達(dá)110mAh/g。LiFepO4具有高穩(wěn)定性、更安全可*、更環(huán)保并且價(jià)格低廉。LiFepO4的主要缺點(diǎn)是理論容量不高，室溫電導(dǎo)率低?；谝陨显?，LiFepO4在大型鋰離子電池方面有非常好的應(yīng)用前景。但要在整個(gè)鋰離子電池領(lǐng)域顯示出強(qiáng)大的市場競爭力，LiFepO4也面臨若干性能方面的缺陷。