随着新能源汽车补贴的退坡,锂电企业面临着巨大的考验。其中应该如何提高锂电池的能量密度是供应商最大的困境。研究者表明,可以在锂电池正极材料掺杂一些稀土金属,这样不仅能够能节能环保,而且还可以提高它的性能。
近几年,锂电池的正极材料随着时代的变化不断地更新,从最初的金属锂到三元材料。然而,当前除了三元锂电池比较有发展潜力外,就是稀土锂电池了。所谓稀土锂电池就是在锂电池正极材料中掺杂稀土元素。比如:LiCoO2掺杂Re之后就形成了LiCoReO2化合物。
众所周知,传统的锂电池不仅储存锂离子的空间小,容量衰减快,而且不环保,体积易膨胀。对此,在锂离子电池中引入少量的稀土原子的目的是为了稳定结构,从而减少容量损失,提高循环性能,降低体积膨胀的概率。
稀土金属不改变电极材料的晶体结构,只改变钴的晶格常数。由于稀土元素位于元素周期表的最下方,因此可知稀土原子半径较大。如果在正极材料加入稀土元素,那么会使钴的层间距离变大,有利于锂离子更快的迁出与嵌入。
此外,锂离子迁出后,夹层之间的静电斥力增加,因此提高钴层的极化力有利于层结构的稳定。研究者认为应该选择电荷高、离子半径小、极化能力强的离子,才能提高正极材料的电化学性能。在稀土元素中,铈将是不错选择材料,因为铈的半径较大。