锂离子电池三元正极材料[Li-Ni-Co-Mn-O]的研究进展
2012-02-25徐群杰周罗增刘明爽潘红涛邓先钦
徐群杰,周罗增,刘明爽,潘红涛,邓先钦
(上海电力学院 能源与环境工程学院,上海 200090)
随着石化能源的日益枯竭,能源问题日益成为人们关注的焦点.目前,寻找可替代的新能源以及可用于储能的新材料已经成为人们进行科学研究的重点之一.作为新能源的锂离子电池自问世以来就受到极大的关注,它以电压高、容量大、无记忆效应和寿命长等优点被广泛应用于移动电话、数码相机和笔记本电脑等电子产品.另外,锂离子电池还作为替代能源的储能装置直接应用于电动车及混合电动车.
目前,研究较多的含锂无机盐正极材料有4种[1]:钴酸锂(LiCoO2);镍酸锂(LiNiO2);锰酸锂(LiMn2O4);磷酸铁锂(LiFePO4).其中,已经成功商业化的正极材料有钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂.LiCoO2和LiMn2O4的原料成本较高,放电比容量小且电化学稳定性较差,难以满足锂离子动力电池的要求[2].而LiFePO4存在理论和实际比容量小,以及导电性差等缺点,使其难以进行大规模商业应用.
正极材料[Li-Ni-Co-Mn-O]在价格、热稳定性,以及循环稳定性方面具有优势,是目前高容量(首次放电容量高达 140~200 mAh·g-1)电极材料的重要发展方向.Li-Ni-Co-Mn-O与LiCoO2同为a-NaFeO2型层状结构,属于R3m空间,放电范围较宽(2.5 ~4.6 V),是目前的研究热点.
1 Li-Ni-Co-Mn-O的制备
目前,研究较多的正极材料[Li-Ni-Co-Mn-O]为 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,材料由 OHZUKU[3]首次制备,采用固相法合成.该正极材料在3.5~4.2 V时,容量为 150 mAh·g-1;在 3.5 ~5.0 V 时,容量为200 mAh·g-1.工作电压较 LiCoO2低约0.2 V,但明显高于LiFePO4的工作电压.
HE等人[4]按计量比称取适量的乙酸锂、乙酸镍、乙酸钴和乙酸锰,在乙二酸和蔗糖过量的情况下……
