锂电池正极材料镍酸锂

近几年,锂镍氧系列电极材料是当前锂电池新一代正极材料的研究热点之一。接下来,本文为大家介绍其中的一种锂电池正极材料镍酸锂。

镍酸锂(LiNiO2)为立方岩盐结构,与LiCoO2相同,但其价格比LiCoO2低。LiNiO2理论容量为276mAh/g,实际比容量为140~180mAh/g,工作电压范围为2.5V~4.2V,无过充或过放电的限制,具有良好的高温稳定性,低自放电率,无污染,是继LiCoO2之后研究得较多的层状化合物。但LiNiO2作为锂离子电池正极材料存在以下问题亟待研究解决。

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首先,LiNiO2制备困难,要求在富氧气氛下合成,工艺条件控制要求较高且易生成非计量化合物。LiNiO2合成技术的关键是将低价的镍完全转变为高价镍,高温虽然可以实现LiNiO2的高效合成,但由于温度超过600℃时合成过程中的Ni2O3易分解成NiO2,不利于LiNiO2的形成,所以必须选用苛刻的低温合成方法。此外,在制备三方晶系的LiNiO2过程中,容易生成立方晶系的LiNiO2,由于立方晶系的LiNiO2在非水电解质溶液中无活性,因此,工艺条件控制不当,极易导致LiNiO2材料的电化学性能不稳定或下降[67,68]。

其次,LiNiO2与LixCoO2一样,在充放电过程中,也会发生从三方晶系到单斜晶系的转变,导致容量衰减,与此同时,相变过程中排放的O2可能与电解液反应,此外,LiNiO2在高脱锂状态下的热稳定性也较差,易于引发安全性问题。科学家通过掺入少量Cu、Mg、Al、Ti、Co等金属元素,可使LiNiO2具备较高的放电平台和电化学循环稳定性。

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