锂离子电池正极材料的发展现状和研究进展

介绍了锂离子电池正极材料钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、钒的氧化物以及导电高聚合物正极材料的发展现状和研究进展。LiCoO2在今后正极材料发展中仍然有发展潜力,通过微掺杂和包覆都可使钴酸锂的综合性能得到提高,循环性能大大改善。环保、高能的三元材料和磷酸铁锂为代表的新型正极材料必将成为下一代动力电池材料的首选。

第2 7卷第 1期 21 0 1年 2月

HUNAN NONF ERROUS METALS

湖南有色金属

3 9

锂离子电池正极材料的发展现状和研究进展蒋兵(南有色金属研究院，南长沙湖湖摘 40 1) 10 5

要：绍了锂离子电池正极材料钴酸锂、酸锂、酸锂、酸铁锂、的氧化物以及导电高聚介镍锰磷钒

合物正极材料的发展现状和研究进展。LC O在今后正极材料发展中仍然有发展潜力， io 2通过微掺杂和包覆都可使钴酸锂的综合性能得到提高，环性能大大改善。环保、循高能的三元材料和磷酸铁锂为代表的新型正极材料必将成为下一代动力电池材料的首选。 关键词：离子电池；锂正极材料；酸铁锂；元材料磷三中图分类号： G16 2 T 4 .6文献标识码： A文章编号：0 3—54 (0 10—0 3 10 5 0 2 1 )1 0 9—0 4

自1本 S n公司于 1 9 3 ov 9 0年首先推出以碳为负极的锂离子二次电池产品后，因具有工作电压高、容

的快速充放电性能。

锂离子电池一般选用过渡性金属氧化物为正极

量大、自放电小、环性能好、用寿命长、量轻、循使重

材料，一方面过渡金属存在混合价态，电子导电性比较理想；一方面不易发生歧化反应。理论上具有另层状结构和尖晶石结构的材料，能做锂离子电池都的正极材料，由于制备工艺上存在困难，但目前所用的正极材料仍然是钴、、的氧化物。常见的正极镍锰材料有：酸锂 ( i im C b l O i )镍酸锂钴 Lt u o at xd, h e ( i im Ni e O ie,酸锂 ( i im Ma gn s Lt u c l xd )锰 h k Lt u n a ee h

体积小等突出优点，目前，应用已渗透到包括移动其电话、笔记本电脑、像机、码相机等众多民用及摄数军事领域。另外，国内外也在竞相开发电动汽车、航

天和储能等方面所需的大容量锂离子电池。 对锂离子电池而言，主要构成材料包括电解其液、隔膜、负极材料等。一般来说，锂离子电池正在

产品组成部分中，极材料占据着最重要的地位，正正极材料的好坏，接决定了最终锂离子电池产

品的直性能指标。本文将对锂离子电池正极材料的发展现状和研究进展进行综述和探讨。

Ox e和钒的氧化物 ( a aim O ie。此外， i) d V ndu xd )市场上还出现了一些新型的正极材料，磷酸铁锂如

( ie O ) L F P 和导电聚合物正极材料。 各种常用的锂离子电池正极材料的性能数据列于表 1。

1正极材料的选择正极材料在性质上一般应满足以下条件： 1在 ()要求的充放电电位范围，电解质溶液具有相容性；与

1 1钴酸锂 ( io, . LC O )

钴酸锂具有三种物相，层状结构的 HT—L.即 iC O,晶石结构的 L o 2尖 T—LC O和岩盐相 LC O。 io 2 io 2

( )和的电极过程动力学； 3高度可逆性； 4在 2温 () ()全锂化状态下稳定性好。其结构具有以下特点： 1 ()层状或隧道结构，以利于锂离子的脱嵌，在锂离子且脱嵌时无结构上的变化，保证电极具有良好的可以逆性能；2锂离子在其中的嵌入和脱出量大， ()电极有较高的容量，并且在锂离子脱嵌时，电极反应的自

目前，锂离子电池中，用最多的是层状的 L—在应 i C O,理论容量为 2 4 mA/,际容量在 1 0— o 2其 7 h g实 4

15 mA/。其优点为：作电压高， 5 h g工充放电电压平稳，合大电流放电，适比能量高，环性能好。缺点循是：际比容量仅为理论容量的 5%左右，的利用实 0钴率低，抗过充电性能差，较高充电电压下比容量迅在

由能变化不大，以保证电池充放电电压平稳； 3锂 ()离子在其中应有较大的扩散系数，以使电池有良好作者简介：蒋兵 (9 1,,理工程师， 18一)男助主要从事有色金属材料

速降低。另外，加上钻资源匮乏，格高的因素，再价因此，在很大程度上减少了钴系锂离子电池的使用范围，尤其是在电动汽车和大型储备电源方面受到限制。

的检验和测试：。[作