發(fā)布時(shí)間：2021-11-17 14:55

　　在鋰離子電池電極材料研究中,比容量高、循環(huán)性能好的電極材料一直是研究的熱點(diǎn)。對(duì)于鈷酸鋰正極材料來說,其實(shí)際電化學(xué)性能如比容量、容量保持率、倍率性能等都與材料的摻雜、包覆密切相關(guān)。綜合國(guó)內(nèi)外取得的一些研究進(jìn)展,總結(jié)和提煉了獲得高性能鈷酸鋰的幾個(gè)關(guān)鍵要素,其中包括:晶體結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變、合成及改性方法等。 

【文章來源】：電源技術(shù). 2020,44(09)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

圖４?鈷酸鋰電池內(nèi)部失效示意圖曰??８８??

圖１?鉆酸鍵層狀結(jié)構(gòu)圖［１］??Ｈ－２相，兩相比例隨ｘ的變化而變化；０．５?：Ｓ?ｘ＜?０．７５時(shí)，Ｕ?Ｃｏ０２??屬于六方晶系（Ｈ－２相）；單相Ｈ－１和Ｈ－２都屬于Ｒ－３ｍ空間群，??具有相同的對(duì)稱性，但兩相晶胞參數(shù)上有所不同，單相Ｈ－１通??常偏向半導(dǎo)體電導(dǎo)特性，單相Ｈ－２通常偏向金屬電導(dǎo)特性％??０．４５矣ｘ＜０．５時(shí)，充電電壓在４．２Ｖ左右，Ｌｉ￡：ｏ〇２由六方晶系??Ｈ－２轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡本担停瑢儆冢校保玻恚炜臻g群，這一過程伴隨??著晶胞參數(shù)不規(guī)則變化，導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因可能是鋰離子??和鋰空位空間規(guī)律發(fā)生變化，呈現(xiàn)出有序－無序－有序的變化??規(guī)律，晶體參數(shù)的變化導(dǎo)致材料顆粒體積的變化，Ｌｉ＾ｏ０２由??六方晶系Ｈ－２轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡本担停牧暇О亍辏狠S膨脹了??２．３％［３］；０．２８在ｘ＜０．４５時(shí)，單斜晶系Ｍ向第二個(gè)六方晶系０３??轉(zhuǎn)變，此相變的發(fā)生為后續(xù)高電壓鈷酸鋰開發(fā)起到引導(dǎo)作用；??當(dāng)ｘ趨向于０時(shí)，第二個(gè)六方晶系０３逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙䝼�(gè)單斜??晶系〇１轉(zhuǎn)變，兩相轉(zhuǎn)變?cè)冢矗?Ｖ附近，該相變沿Ｃ軸發(fā)生劇??烈變化，膨脹了?２．６％？。圖２為鈷酸鋰結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變示意圖。??Ｇ．Ｃｅｄｅｒ等？發(fā)現(xiàn)，０３相鈷酸鋰向Ｏｌ相Ｃｏ０２轉(zhuǎn)變過程??中，存在Ｈ１－３的過渡相，該相與０１相及０３相的主要區(qū)別在??于Ｌｉ層的氧八面體與Ｃｏ層氧八面體的連接方式。０１相結(jié)構(gòu)??中，Ｌｉ層與Ｃｏ層氧八面體是共面，而０３結(jié)構(gòu)中，兩種八面體??為共棱；Ｈ１－３結(jié)構(gòu)為共面結(jié)構(gòu)與共棱結(jié)構(gòu)交替排布。圖３為??０１、０３及Ｈ１－３包種典型鈷酸鋰結(jié)構(gòu)示意圖。??３合成方法及電化學(xué)性能??合成鈷酸鋰的常用方法有溶膠凝膠法、低溫共沉淀法及??高溫

圖５??元素在ＬｉＣｏ０２顆粒中的空間分布；（ｇ）可視化子域；（ｈ）子域和整個(gè)粒??子作為一個(gè)整體的體積和表面積的霣化；仍所有子域的體積分布１＾??４．５?Ｖ下具有優(yōu)異電化學(xué)性能；（４）電子離子雙絕緣包覆：常用??的有鎂、鋁、鈦、鋯等氧化物。２０１６年Ｘｉｅ?Ｍｉｎｇ等？發(fā)現(xiàn)，三氧??化二鋁包覆的樣品，在４．７?Ｖ下具有更加優(yōu)異的電性能。Ａ．??Ｙａｎｏ等？發(fā)現(xiàn)在高電壓循環(huán)下，三氧化二鋁包覆鈷酸鋰能夠??抑制表層材料開裂，改善電性能。Ｓ．Ｓ?Ｊａｙａｓｒｅｅ等？發(fā)現(xiàn)，二氧??化鈦包覆樣品在高電壓下能夠提高穩(wěn)定性，改善倍率性能。多??種元素共包覆也成為高壓鈷酸鋰包覆改性的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。??除摻雜包覆外，高壓電解液及功能隔膜的配套使用，也是??提高材料循環(huán)穩(wěn)定性的一種有效手段。??５制備高性能鈷酸鋰的要求??隨著對(duì)高壓鈷酸鋰正極材料結(jié)構(gòu)研究的不斷深人和制備??工藝的不斷優(yōu)化，人們發(fā)現(xiàn)，高壓鈷酸鋰需要從材料的晶胞結(jié)??構(gòu)、一次品晶體結(jié)構(gòu)、成品顆粒結(jié)構(gòu)、材料表界面化學(xué)以及材??料大規(guī)模生產(chǎn)工藝技術(shù)過程進(jìn)行優(yōu)化，才可以使得高壓鈷酸??鋰材料表現(xiàn)出更為優(yōu)異的綜合性能。??（１）晶胞結(jié)構(gòu)：主要通過摻雜或共摻雜而實(shí)現(xiàn)調(diào)控，達(dá)到優(yōu)??化材料的能級(jí)結(jié)構(gòu)／離子傳輸通道的目的，從而提升材料電子??電導(dǎo)率／離子電導(dǎo)率或者結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，進(jìn)而提升材料的倍率性??能和高壓循環(huán)性能等；??（２）—次顆粒的晶體形貌：通過控制合成條件改變晶體的??優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)方向、晶粒大孝晶粒堆積方式。這一層面的優(yōu)化可??以優(yōu)化電化學(xué)活性／惰性界面的面積、應(yīng)力釋放路徑、鋰離子??擴(kuò)散路徑，從而提升電池的倍率性能、循環(huán)穩(wěn)定性和能量密度??等；??（３）成品顆粒結(jié)構(gòu)

【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]高電壓鈷酸鋰的失效分析與改性研究[D]. 張杰男.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院物理研究所) 2018
[2]鋰離子電池正極材料LiCoO2的改性及其薄膜制備研究[D]. 戴新義.電子科技大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3501147