锂电池正极材料钴酸锂

钴酸锂(LiCoO2)是第一代商业化正极材料,在几十年的发展中逐渐改性和提高,可以认为是最成熟的锂电池正极材料。

LiCoO2属于α-NaFeO2型结构,它具有二维层状结构,适合锂离子的脱嵌,其理论容量为274mAh/g,但在实际应用中,由于结构稳定性的限制,最多只能把晶格中的一半Li+脱出,因此实际比容量约为140mAh/g 左右,其平均工作电压高达3.7V。

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因其容易制备,具有电化学性能高,循环性能好、性能稳定和充放电性能优良等优点,成为最早大规模商业化应用于锂离子电池的正极材料,目前商品化锂离子电池70%以上仍然采用钴酸锂作为其正极材料。

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,需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、范本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。

目前在3C电子电池中,大多数仍使用钴酸锂原因是钴酸锂材料的压实密度大于三元材料,即单位体积内能容纳的钴酸锂量更多。钴酸锂仍是小型锂电池的最佳选择。

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