锂电池材料发展概况

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1、锂电池材料发展概况8.1正极材料8.1.1锂电池止极材料的性能与一般制备方法正极小表征离了输运性质的重要参数是化学扩散系数，通常情况下，正极活性物质中锂离子的扩散系数都比较低。钾•嵌入到正极材料或从正级材料中脱嵌，伴随着品相变化。因此，钾离子电池的电极膜都要求很薄，一般为儿十微米的数量级。正极材料的嵌锂化介物是锂离子电池中锂离子的临时储存容器。为了获得较高的单体电池电压，倾向于选择高电势的嵌锂化合物。正极材料应满足：(1)在所要求的充放电电位范围内，具有与电解质溶液的电化学相容性；(2)温和的电极过程动力学；

2、(3)高度可逆性；(4)全锂化状态卜•在空气中的稳定性。研究的热点主要集中在层状LiM02和尖晶石型L1M2O4结构的化合物及复合两种M(M为Co,Ni,Mn,V等过渡金属离子)的类似电极材料上。作为锂离子电池的正极材料，Li+离子的脱嵌与嵌入过程中结构变化的程度和可逆性决定了电池的稳定重复充放电性。止极材料制备中，莫原料性能和合成工艺条件都会对最终结构产生影响。多种有前途的止极材料，都存在使川循环过程中电容量衰减的情况，这是研究中的首要问题。已商品化的正极材料有Lil-xCoO2(0vxv0.8)、Lil-

3、xNiO2(0vxv0.8)、LiMnO2o它们作为锂离了电池正极材料各有优劣。锂钻氧为正极的锂离了电池具有开路电压高，比能量大，循环寿命长，能快速充放电等优点，但安全性差；锂镰氧校锂钻氧价格低廉，性能与锂钻氧相当，具有校优秀的嵌锂性能，但制备困难；而锂镒氧价格更为低廉，制备相对容易，而R其耐过充安全性能好，但其嵌锂容量低，并月.充放电时尖晶右结构不稳定。从应用前景來看，寻求资源丰富、价廉、无公害，还有在过充电时对电压控制和电路保护的要求较低等优点的，高性能的正极材料将是锂离了•电池正极材料研究的更点。成功的

4、商品化电极材料在制备工艺上都有其独到Z处，这是国内目前研究的差距所在。各种制备方法优缺点列举如下。(1)固相法一般选用碳酸锂等锂盐和钻化合物或银化合物研磨混合后，进行烧结反应。此方法优点是工艺流程简单，原料易得，属于锂离了电池发展初期被广泛研究开发生产的方法，国外技术较成熟；缺点是所制得正极材料电容量有限，原料混合均匀性差，制备材料的性能稳定性不好，批次与批次之间质量一致性差。(1)络合物法用有机络合物先制备含锂离子和钻或饥离子的络合物前驱体，再烧结制备。该方法的优点是分了规模混合，材料均匀性和性能稳定性好，

5、正极材料电容量比固相法高，国外已试验用作锂离子电池的丁业化方法，技术并未成熟，国内目前还鲜有报道。(2)溶胶凝胶法利用20世纪70年代发展起来的制备超微粒子的方法，制备止极材料，该方法具备了络合物法的优点，I何且制备出的电极材料电容量有较大的提高，属于止在国内外迅速发展的一种方法。缺点是成本较高，技术还属于开发阶段。(3)离子交换法用离子交换法制备的LiMnO2,获得了可逆放电容量达270mA-h/g高值，此方法成为研究的新热点，它具冇所制电极性能稳定，电容量高的特点。但过程涉及溶液重结晶蒸发等费能费时步骤，

6、距离实用化还有相当距离。正极材料的研究从国外文献可看出，其电容量以每年30-50mAh/g的速度在增长，发展趋向于微结构尺度越來越小，而电容量越來越大的嵌锂化合物，原材料尺度向纳米级挺进，关于嵌锂化合物结构的理论研究已取得一定进展，但其发展理论还在不断变化中。困扰这一领域的锂电池电容量提高和循环容量衰减的问题，已有研究者提岀添加其它组分来克服的方法。但就口前而言，这些方法的理论机理并未研究清楚，导致日本学者认为，过去十年以来在这一领域实质进展不大，急须进一步地研究。8.1.2中国锂电池正极材料市场综述锂离子电

7、池作为新一代环保、高能电池，已成为电池产业发展的重点z—。对于锂离子电池而言，其主要构成材料包括电解液、隔离膜、正负极材料等。在锂离子电池产品屮，止极材料占据着最重耍的地位，止极材料的好坏直接决定了最终锂离子电池产品的性能指标。一、产业背景锂电池是20世纪90年代迅速发展起來的新一代二次电池，广泛用于小型便携式电子通讯产品和电动交通工具。传统鎳氢电池、鎳錨电池、铅酸电池受锂电池销售配套化影响，其手机和笔记本电脑锂电池高端市场已被挤占，锂电池需求量相应大幅增加。从1992年SONY公司开发出第一颗锂电池至今已有

8、十五年，锂电池能量也已人幅提升，锂电池正极材料已经从单一的钻酸锂材料，发展到钻酸锂、猛酸锂、镰钻酸锂、鎳钻猛酸锂、磷酸铁锂等材料齐头并进的阶段。忖前，锂离子电池正极材料已成为制约我国高性能锂离子电池发展的瓶颈。另外，在锂电池止极材料研究方面所取得的进展，表明锂离子电池止极材料市场的广阔前景。在锂电池市场增长的拉动下，锂电池材料整体市场呈上升趋势。目前国内M场上锂电池正极材料主要有钻酸钾•和镒酸锂，部