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锂离子电池正极材料的那些值得了解的知识点

钜大LARGE  |  点击量:859次  |  2021年06月17日  

你了解锂离子电池正极材料吗?在生活中,你可能接触过各种各样的电子产品,那么你可能并不了解它的一些组成部分,比如它可能含有的锂离子电池正极材料,那么接下来让小编带领大家一起学习锂离子电池正极材料。


提高锂离子电池的能量密度是近年来提出的新思路。高压数据包括两类正极数据:类尖晶石晶体结构和类橄榄石晶体结构。LiMpO4(M=Co,Ni)是一种典型的高压橄榄石晶体结构数据。其中,LiCopO4放电电势4.8v,LiNipO4放电电势5.2v,理论容量接近170mAh/g。


锂离子电池的工作原理就是指其充放电原理。当对电池进行充电时,电池的正极上有锂离子生成,生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构,它有很多微孔,到达负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。


5.2v是目前最高的充放电电压。由于没有相应的电解质,所以有关锂离子电池LiNipO4正极数据的功能也没有报道。有关LiCopO4数据的报道较多,但在现有电解质体系下得到的LiCopO4数据的循环充放电功能很差。


同样道理,当对电池进行放电时(即我们使用电池的过程),嵌在负极碳层中的锂离子脱出,又运动回到正极。回到正极的锂离子越多,放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。

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充电温度:0~45℃
-放电温度:-40~+55℃
-40℃最大放电倍率:1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%

LiCoO2一般采用高温固相法制备,该种方法工艺简单、容易操作、适宜于工业化生产,但是也存在着以下缺点:反应物难以混合均匀,要较高的反应温度和较长的反应时间,能耗大,产物颗粒较大,形貌不规则,均匀性差,并且难以控制,从而导致电化学性能重现性差。为了克服固相反应的缺点,溶胶-凝胶法、水热法、共沉淀法、模板法等方法被用来制备LiCoO2,这些方法的优点是可以使Li+和Co2+之间充分接触,基本达到原子水平的混合,容易控制产物的粒径和组成。但是这类制备方法工序比较繁琐,工艺流程复杂,成本高,不适用于工业化生产。


不难看出,在锂离子电池的充放电过程中,锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。假如我们把锂离子电池形象地比喻为一把摇椅,摇椅的两端为电池的两极,而锂离子就象优秀的运动健将,在摇椅的两端来回奔跑。所以,专家们又给了锂离子电池一个可爱的名字摇椅式电池。


锂锰氧化物重要有层状LiMnO2和尖晶石型LiMn2O4两类。LiMnO2属于正交晶系,岩盐结构,氧原子分布为扭变四方密堆结构,其空间点群为pmnm,理论比容量达到286mAh/g,充放电范围为2.5~4.3V,是一种较有开发前景的正极材料。缺点是其在循环过程中,晶型易转变为尖晶石型结构,使其比容量下降。目前提高其电化学性能的手段有掺杂和合成复合材料等。LiMn2O4为尖石型结构,立方晶系,Fd3m点群,其Mn2O4框架是一个四面体与八面体共面的三维结构,Li从Mn2O4框架中进行嵌入/脱嵌,在Li+嵌/脱过程中晶体各向同性地膨胀/收缩,晶体结构体积变化极小。


相信通过阅读上面的内容,大家对锂离子电池正极材料有了初步的了解,同时也希望大家在学习过程中,做好总结,这样才能不断提升自己的设计水平。


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