资源描述：
《富锂锰基正极材料.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在PPT专区-天天文库。
1、富锂锰基层状材料研究进展富锂锰基固溶体正极材料简介富锂锰基固溶体正极材料用xLi[Li1/3Mn2/3]O2·(1–x)LiMO2来表达，其中M为过渡金属(Mn、Ni、Co、Ni-Mn等)。部分研究者认为它由Li2MnO3和LiMO2两种层状材料组成的固溶体,分子式也可写为Li[Lix/3Mn2x/3-M(1–x)]O2。通过优化后在2.0V-4.8V的放电比容量可超过300mAh/g，能量密度达到900Wh/kg。近年来因具有高的可逆比容量，优秀的循环性能，相对较低的成本以及新的电化学充放电机制等优点而受到广泛关注。Li2MnO3LiMO2锰以正四价存
2、在，电化学活性差。突出特点：2-4.8V发挥250mAh/g以上的比容量。xLi2MnO3∙(1-x)LiMO2宽电压范围结构不稳定，限制容量的发挥。结构空间群晶系3a3b6cLi2MnO3a-NaFeO2型层状结构C2/m单斜Li+1/3Li++2/3Mn4+O2-LiTMO2(TM=Ni,Co,Mn)a-NaFeO2型层状结构R-3m六方Li+TMn+O2-层状Li2MnO3和LiMO2(M=Mn,Ni,Co)的结构示意图结构首次充放电机制Johnson等将xLi2MnO3·(1–x)LiMO2首次充电分为两步,第一步,当电压小于4.5V时,随着Li
3、+的脱出,过渡金属离子发生氧化还原反应：xLi2MnO3·(1–x)LiMO2xLi2MnO3·(1–x)MO2+(1–x)Li第二步,当电压高于4.5V时,锂层和过渡金属层共同脱Li+,同时锂层两侧的氧也一起脱出,脱出了Li2O,其反应式可表示为:xLi2MnO3·(1–x)LiMO2xLiMnO3·(1–x)MO2+xLi2O不可逆容量损失解释Wu等将富锂正极材料首次充电到4.5V以上时,Li2O脱出,但是在放电过程只有部分Li+嵌入到材料中,因为充电过程中Li2O从电极材料中脱出后,大量的金属离子从表面迁移至体相中占据Li+和O2−留下的空位,导致
4、晶格中空位的消失,而放电过程中Li+不能嵌入到晶格中去,从而导致较大的首次不可逆容量损失。Armstrong等通过实验手段采用DEMS证明了Li[Ni0.2Li0.2Mn0.6]O2材料在电压为4.5V下,晶格O2-伴随着Li+以“Li2O”的形式从电极材料中脱出,同时为了电荷平衡,表面的过渡金属离子从表面迁移到体相中占据锂离子脱出留下的空位。从而导致脱出的Li+不能全部回嵌至富锂材料的体相晶格中而导致首次不可逆容量损失。合成方法0.3Li2MnO3•0.7LiMn0.5Ni0.5O20.3Li2MnO3.0.7LiNi0.5Mn0.5O20.5Li2M
5、nO3.0.5LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2Li1.2Ni0.2Mn0.6O2Li1.2Ni0.2Mn0.6O2合成方法共沉淀溶胶凝胶法固相法固相法燃烧法水热法充电电压（V）4.7–2.04.8–2.54.8–2.04.7–2.04.8–2.04.8–2.0电流密度（mA/g）5510C/2520C/10首次充电比容量(mAh/g)290.4357340.7~280~320~310首次放电比容量(mAh/g)262.1239197.6~250288~230合成方法1)共沉淀法几种过渡金属离子在原子
6、级水平上均匀混合，样品的形貌易于形成规则球形，粒径分布均匀。2)溶胶-凝胶法电化学性能优良，但产物的形貌不易控制，常需要消耗大量较昂贵的有机酸或醇，成本较高。3)固相法要求对原料有很好的混合，并在煅烧过程中要保证几种过渡金属离子有充分的扩散。目前文献报道的固相法制备该材料的文献较少，很可能与该工艺制备的材料性能不够理想有关。存在问题富锂正极材料xLi2MnO3·(1−x)LiMO2在充放电过程中表现出较好的循环稳定性和较高的充放电容量,但其实际应用仍存在几个问题：首次循环不可逆容量高达40~100Ah/g;倍率性能差,1C容量在200mAh/g以下;高充
7、电电压引起电解液分解,使得循环性能不够理想。为了提高富锂正极材料的电化学性能,寻找宽松的合成条件,解决锂离子电池的安全性问题,目前主要在材料制备上进行改善。一般通过表面修饰、体相掺杂和颗粒纳米化来提高其电化学性能。改性改性研究表面包覆包覆在富锂锰基固溶体材料表面的过渡金属化合物本身是电化学惰性物质,能够有效减少活性物质与电解液的反应,抑制首次充电结束时氧空位的消失.同时,部分过渡金属离子在退火处理过程中还会进入母体材料的晶格，起到稳定结构的作用,从而可以提高循环过程中材料的稳定性。Wuetal.,ElectrochemicalandSolid-State
8、Letters,95A221-A2242006改性研究表面改性通过表面的化学反应
