动力锂离子电池正极材料的研究评述

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1、稀有金属材料与工程Vo1．38，No．9第38卷第9期2009年9月RAREMET札MATERIALSANDENGINEERINGSeptember2009动力锂离子电池正极材料的研究评述伊廷锋，岳彩波，朱彦荣，诸荣孙1，胡信国(1．安徽工业大学，安徽马鞍山243002)f2．哈尔滨工业大学，黑龙江哈尔滨150001)摘要：通过衡量锂离子电池正极材料的安全性，认为LiMn2O4和LiMPO4可以作为动力电池的正极材料，综述LiMn204和LiMPO正极材料的研究现状，重点对各种材料的合成、结构和性能进行总结和探讨。从目前来看，LiMn204仍然是主流的动力电池正极材料，但从长远来看，LiMP

2、O4特别是Li3V2(PO4)3是动力锂电池正极材料的发展趋势。关键词：动力锂离子电池；正极材料；LiMn204；LiFeP04；Li3V2(PO4)3中图法分类号：TM912．9文献标识码：A文章编号：1002—185X(2009)09—1687·06锂离子电池因其具有比能量大、自放电小、质量游向负极，而此时负极材料中能容纳Li的位置已被填轻和环境友好等优点而成为便携式电子产品的理想电满，Li只能以金属的形式在其表面析出。一方面，金源，也是未来电动汽车和混合电动汽车的首选电源。属锂的表面沉积非常容易聚结成枝权状锂枝晶，从而因此，锂离子电池及其相关材料已成为世界各国科研刺穿隔膜，造成正负极直

3、接短路；金属锂非常活泼，人员的研究热点之‘一。其中正极材料由于其价格偏高、会直接和电解液反应放热；另外，金属锂的熔断相当比容量偏低而成为制约锂离子电池被大规模推广应用低，即使表面金属锂枝晶没有刺穿隔膜，只要温度稍的瓶颈⋯。此外，和负极材料相比，正极材料能量密高，比如由于充放电引起的电池升温，金属锂将可能度和功率密度低，并且也是引发动力锂离子电池安全会熔解，从而将正负极短路，造成安全事故。总之，隐患的主要原因。虽然，锂电池的保护电路已经比较钴酸锂材料在充电电压过高的时候，比如保护板失效成熟，但对于电池而言，要真正保证安全，正极材料的情况下，造成的破坏性将非常大。镍钴锰酸锂和钴的选择十分关键。目

4、前，在锂离子电池中使用量最多酸锂一样，为保证其循环性，实际的使用容量也远低的正极材料有以下儿种：层状的钴酸锂(LiCoO2)和镍于其理论容量，在充电电压过高的情况下，也存在内钴锰酸~(LiCoNiyMnO2)、尖晶石锰酸锂(LiMn2O4)部短路的安全隐患。与之不同的是，LiMn2O4在正常以及不同聚阴离子型的正极材料(LiMPO4)。但是，作充电结束后，所有的Li都已经从正极嵌入了负极。反为动力电池正极材料，其安全性尤为重要，正极材料应式可写作：LiMn2O4一Li+e一+2MnO2。此时，即使的发展主要集中体现在寻求高能量密度、高功率密度、电池进入了过充状态，Li继续脱嵌，尖晶石LiMn

5、204环境友好和价格便宜的电极材料。本文综述了各类动转变为层状LiMnO2，因此避免了金属锂的析出，减少力锂离子电池正极材料的结构和性能的特点，并对其了电池内部短路的隐患，增强了安全性。应用和发展前景做了评述。1．2氧化一还原温度氧化温度是指材料发生氧化还原放热反应的温1衡量正极材料安全性主要标准度，是衡量材料氧化能力的重要指标，温度越高表明1。1充电时形成枝晶的难易程度其氧化能力越弱。表1列出了主要的4种正极材料的基于循环性地考虑，LiCoO2材料的实际使用容量氧化放热温度。表2为几种主要锂离子电池正极材料只有其理论容量的1／2，即使用钴酸锂作为正极材料的比较一览表[】。锂离子电池在正常充

6、电结束后，LiCoO2中的Li将还有从表中可以看出，钴酸锂和镍钴锰酸锂很活泼，剩余。可用以下的简式表示：LiCoO，一0．5Li+具有很强的氧化性。由于锂离子电池的电压高，而且Li0．5CoO2(正常充电结束)。此时如果充电电压继续升使用的是非水的有机电解质，这些有机电解质具有还高，那么LiCoO2正极材料中剩余的Li将会继续脱嵌，原性，会和正极材料发生氧化还原反应并释放热量，收稿日期：2008—09—22作者简介：伊廷锋，男，1979年生，博士，副教授，安徽工业大学化学与化工学院，安徽马鞍山243002tfyihit@163．cm·l688·稀有金属材料与工程第38卷正极材料的氧化能力越强

7、，其发生反应就越剧烈，越酸锂和包括镍钻锰酸锂是极不适合用在动力型锂离子容易引起安全事故。而LiMn2O4和LiFePO4具有较高的电池领域的，而LiMn2O4和LiFePO4更适合作为动力锂氧化放热温度，其氧化性弱，或者说热稳定性要远优电池正极材料。于钻酸锂和镍钴酸锂，因此具有更好的安全性。此外，由表2可以看出，LiMn204和LiFePO4虽然理论容量相表14种正极材料的氧化放热温度对较低，但其具有较高的实