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鋰離子電池層狀結(jié)構(gòu)三元正極材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2研究進(jìn)展之一

發(fā)布時(shí)間：2019.12.30

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鋰離子電池作為便攜式電子產(chǎn)品(如筆記本電腦、移動(dòng)通信設(shè)備、相機(jī)等)的主要電源受到人們廣泛關(guān)注"21。目前，鋰離子電池中所使用的正極材料主要有LiNiaCouMnaO2、LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO,等。
其中，LiCoO2是最早實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)的鋰離子電池正極材料,但是由于其比容量偏低(約140 mA.h.g'),且價(jià)格昂貴,毒性較大,使其在未來高功率密度和高能量密度設(shè)備中的大規(guī)模應(yīng)用受到限制。
2001年，Ohzuku等首次報(bào)道了三元正極材料LiNisCo1sMny3O2,在電壓區(qū)間3.5~5.0 V,電流密度0.17 mA .cm 2時(shí)，其放電比容量高達(dá)200 mA.h.g;。之后,三元層狀LiNinCov3MnuaO2正極材料受到廣泛關(guān)注。三元層狀結(jié)構(gòu)正極材料LiNinsCoy3Mny3O2因其具有高可逆容量,穩(wěn)定結(jié)構(gòu),高熱穩(wěn)定性和相對(duì)較低成本,成為L(zhǎng)iCoO2最具前景的替代材料之- .15-161.。
三元層狀結(jié)構(gòu)正極材料LiNinsCov3MnuzO2結(jié)合了LiCoO2 、LiNiO2、LiMnO2的優(yōu)點(diǎn)，且其性能優(yōu)于各個(gè)單- -組分正極材料,存在明顯的三元協(xié)同效應(yīng)。Ni、Co及Mn3種元素在三元體系正極材料中的平均氧化態(tài)分別為+2.+3.+4,且作用各不相同。Ni2*離子有助.于提高材料的可逆容量;Mn*離子在材料中沒有電化學(xué)活性,只對(duì)材料的結(jié)構(gòu)起支撐作用,降低材料成本,改善材料的安全性能;Co*離子的存在能穩(wěn)定三元體系的層狀結(jié)構(gòu),抑制鋰鎳陽(yáng)離子混排,提高材料導(dǎo)電性和倍率性能。
但LiNi,sCo1sMnyzO2材料在可持續(xù)高功率密度的應(yīng)用過程中,其循環(huán)穩(wěn)定性和大倍率放電性能仍有待提高。近年來,鋰電池研究者采用不同的合成，摻雜和改性方法提高LiNinsCorsMnusO2材料的電化學(xué)性能,以期滿足未來高功率密度和高能量密度設(shè)備中日益增長(zhǎng)的需求。本文綜述三元層狀結(jié)構(gòu)正極材料LiNinCo1sMnnO2的研究進(jìn)展。