锂离子电池正极材料层状LiMnO_2的研究进展
锂离子电池正极材料的发展现状和研究进展
作者简介:蒋 兵(1981-),男,助理工程师,主要从事有色金属材料的检验和测试工作。
锂离子电池正极材料的发展现状和研究进展蒋 兵(湖南有色金属研究院,湖南长沙 410015)摘 要:介绍了锂离子电池正极材料钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、钒的氧化物以及导电高聚合物正极材料的发展现状和研究进展。
LiCoO 2在今后正极材料发展中仍然有发展潜力,通过微掺杂和包覆都可使钴酸锂的综合性能得到提高,循环性能大大改善。
环保、高能的三元材料和磷酸铁锂为代表的新型正极材料必将成为下一代动力电池材料的首选。
关键词:锂离子电池;正极材料;磷酸铁锂;三元材料中图分类号:T G146126 文献标识码:A 文章编号:1003-5540(2011)01-0039-04自日本Sony 公司于1990年首先推出以碳为负极的锂离子二次电池产品后,因具有工作电压高、容量大、自放电小、循环性能好、使用寿命长、重量轻、体积小等突出优点,目前,其应用已渗透到包括移动电话、笔记本电脑、摄像机、数码相机等众多民用及军事领域。
另外,国内外也在竞相开发电动汽车、航天和储能等方面所需的大容量锂离子电池。
对锂离子电池而言,其主要构成材料包括电解液、隔膜、正负极材料等。
一般来说,在锂离子电池产品组成部分中,正极材料占据着最重要的地位,正极材料的好坏,直接决定了最终锂离子电池产品的性能指标。
本文将对锂离子电池正极材料的发展现状和研究进展进行综述和探讨。
1 正极材料的选择正极材料在性质上一般应满足以下条件:(1)在要求的充放电电位范围,与电解质溶液具有相容性;(2)温和的电极过程动力学;(3)高度可逆性;(4)在全锂化状态下稳定性好。
其结构具有以下特点:(1)层状或隧道结构,以利于锂离子的脱嵌,且在锂离子脱嵌时无结构上的变化,以保证电极具有良好的可逆性能;(2)锂离子在其中的嵌入和脱出量大,电极有较高的容量,并且在锂离子脱嵌时,电极反应的自由能变化不大,以保证电池充放电电压平稳;(3)锂离子在其中应有较大的扩散系数,以使电池有良好的快速充放电性能。
p2型limno2结构
p2型limno2结构
P2型LiMnO2是一种属于锂离子电池正极材料的化合物。
它的结构是由锂离子和过渡金属氧化物组成的复杂结构。
P2型LiMnO2具有层状结构，其中锂离子和MnO6八面体层以特定的方式堆叠在一起。
P2型LiMnO2的结构可以从多个角度来理解。
首先，从晶体结构的角度来看，P2型LiMnO2的结构可以被描述为由MnO6八面体层和锂离子层交替堆叠而成的层状结构。
这种结构为锂离子在正极材料中的嵌入提供了空间，有利于提高电池的性能。
另外，从化学成分的角度来看，P2型LiMnO2由锂、锰和氧三种元素组成。
锂离子在充放电过程中在锂离子层中嵌入和脱嵌，而MnO6八面体层则提供了锂离子嵌入的空间和稳定性。
此外，从应用角度来看，P2型LiMnO2作为正极材料具有较高的比容量和较高的循环稳定性，这使得它成为锂离子电池中备受关注的材料之一。
它在电动汽车、便携式电子设备等领域有着广泛的应用前景。
总的来说，P2型LiMnO2的结构复杂而多样，从晶体结构、化学成分和应用等多个角度都展现出其重要性和特殊性。
对于理解其结构和性能，需要综合考虑多个方面的因素。
锂离子电池正极材料发展历程
锂离子电池正极材料发展历程随着电子产品的不断普及和应用，对于便携式电源的需求日益增长。
而作为目前最为普及的电池，锂离子电池因着其高能量密度、环保、可充放电等优点，成为了市场上最受欢迎的电源之一。
其中，锂离子电池正极材料扮演着重要的角色。
本文将对锂离子电池正极材料的发展历程进行简要介绍。
1、第一代材料——LiCoO2首先提到的是第一代锂离子电池正极材料——LiCoO2。
这种材料在80年代初期被发现，其具有高的电化学性能、较高的比能量、优异的循环稳定性。
得益于这些优点，LiCoO2成为了当时锂离子电池的首选的材料之一。
然而，这种材料也存在一定的缺陷：其寿命较短、使用温度受限、成本较高等问题。
2、第二代材料——LiNi0.8Co0.15Al0.05O2第二代锂离子电池正极材料的代表是LiNixCoyM1-x-yO2系列（M可以是Al、Mn等元素）。
其中，LiNi0.8Co0.15Al0.05O2是其中代表性的材料。
相比于第一代材料，这一代材料拥有更高的比容量、更高的温度稳定性和更长的循环寿命等性能。
但是，由于这种材料的制备过程比较复杂，其成本也更高。
3、第三代材料——LiFePO4随着对于绿色、环保的要求日益提高，大量研究人员开始关注新型的锂离子电池材料。
第三代锂离子电池正极材料的材料代表是LiFePO4。
其具有较高的放电平台、优秀的热稳定性和安全性等优点。
并且，这种材料还有一个非常重要的优势：价格低廉。
LiFePO4作为下一代的材料，其主要用于专业的动力应用领域。
4、第四代材料——石墨烯现如今，科技进步日新月异，越来越多的研究人员开始着手探索新型的锂离子电池正极材料。
目前，第四代锂离子电池正极材料的代表是石墨烯。
石墨烯由单层碳原子通过特殊的合成方法制备而成。
据研究，石墨烯在锂离子电池正极材料方面具有明显的优势，如高的比能量、高的导电性能和优异的循环稳定性等。
石墨烯因具有多方面优势，受到空间科学、新能源、生物技术等多领域科学家的重视，未来可能有着更广泛的应用前景。
锂离子电池正极材料层状镍钴锰复合材料LiNi_xCo_yMn_zO_2的研究
收稿日期5作者简介女,6年生,副教授,张家口市,5基金项目河北省科学技术研究与发展计划项目(53);张家口市科学技术研究与发展指令计划(B )锂离子电池正极材料层状镍钴锰复合材料LiNi x Co y Mn z O 2的研究王甫丽王克柏永清刘朴薛红丹河北建筑工程学院数理系摘要层状镍钴锰复合材料LiNi x Co y Mn z O 2具有比商业化锂离子电池正极材料LiCoO 2低廉的成本、更低的毒性、更好的热稳定性,近年来受到广大科研工作者的关注.本文重点介绍了近年来层状镍钴锰复合正极材料合成方法及掺杂、包覆改性方面的研究成果,并简要概括了目前存在的问题及材料未来的研究趋势.关键词锂离子电池;正极材料;层状LiN i x Co y Mn z O 2中图分类号TQ1310引言目前,锂离子电池正极材料主要有钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂及磷酸亚铁锂四个系列,钴酸锂仍是市场主流,但是钴资源有限、价格昂贵、钴有毒和安全性能差等缺点限制其今后的大规模应用;镍酸锂的实际容量较钴酸锂高,Ni 的价格较钴便宜,但镍酸锂制备困难,热稳定性差;锰酸锂具有原料丰富、价格低廉、环境友好、热稳定性好的优势,但锰酸锂的容量低,循环性能差;磷酸亚铁锂价格低廉、资源丰富、循环性能良好、热稳定性优、环境友好,但导电性差、密度低.这些材料自身都有明显不足,制约其进一步应用[12].1999年Liu 等[3]首次报道了层状LiNi 1X Y Co X Mn Y O 2(0<X<05,0<y<05)的镍钴锰三元过渡金属复合氧化物,该氧化物为LiCoO 2/LiNiO 2/LiMnO 2共熔体,具有LiCoO 2的良好循环性能、LiNiO 2的高比容量和LiMnO 2的安全性.2001年T.Ohzuku 等[4]首次合成了具有优良性能的层状NaFeO 2结构的LiNi 1/3Co 1/3Mn 1/3O 2,镍钴锰三元复合材料的研究因此受到特别关注[58].层状镍钴锰三元复合材料一定程度综合了LiCoO 2、LiNiO 2、LiMnO 2的优势,弥补了不足,改善了材料性能,降低了成本[6].本文就近年来层状镍钴锰三元复合材料的制法、性能方面的研究状况进行综述,并简要概述了锂离子电池正极材料的发展趋势.1制备方法11固相法固相合成技术是合成金属氧化物常用的方法,将反应物按计量比混合研磨,压片或造粒,然后置于高温炉中在空气或氧气气氛下烧结.固相合成法具有操作简便,易于工业化生产的优点,是目前产业化生产的主要方法.Ren 等[9]以Co 3O 4,MnO 2,Ni(OH )2,LiOH H 2O 为原材料,固相合成了层状N aFeO 2结构LiNi 1/3Co 1/3Mn 1/3O 2.SEM 图显示,产物平均粒径约为1m,呈无规则聚集状,比表面积12146m 2/g.2546V 电压范围,200mA /g 电流密度下充放电结果显示:产物具有187mAh/g 的初始放电容量,循环30次容量损失17%.于凌燕等[10]以H 2C 2O 42H 2O,LiOH H 2O,乙酸镍,乙酸锰为原料,固相法合成了层状第28卷第4期2010年12月河北建筑工程学院学报JOURNAL O F HEBEI INSTITUTE OF ARCHI TECTU RE A ND CIVIL EN GINEERING Vol 28No 4Dec.2010:2010-07-2:19707024:09211409110094NaFeO 2结构Li[Li 067Mn 0583Ni 025]O 2,该材料粒径60100nm,2544V 之间05C(100mA/g)充放电循环试验,可逆比容量在120mAh/g 以上,如将截止电压高达46V,比容量最高可达234mAh/g.固相法缺点在于合成过程中,各组分难以均匀共混,受热不均匀,需反复研磨和烧结,延长了合成时间,造成能量的浪费,生产效率降低;所得产物粒径较大,不均匀,直接影响材料的电化学性能;气氛、温度、时间、原料等因素对制备的正极材料晶体结构和电化学性能有着重要的影响;产物的粒径分布不易控制,均匀性、一致性和重现性较差.12共沉淀法共沉淀法可以使原材料进行分子级接触,是一种优良的合成方法.pH 值、搅拌速率以及配合物试剂种类、浓度的选择决定了最终产物的性能,具有操作复杂,重现性差的特点.共沉淀法在合成特定形貌的正极材料中被广泛应用[6].卢华权等[11]以Ni(NO 3)2,Mn(NO 3)2为原料,以草酸铵为沉淀剂,不同PH 值(40,55,70,85)下所得沉淀分别与LiNO 3研磨,450烧结6h,压片,800煅烧12h,得结晶良好的LiNi 05Mn 05O 2,电化学性能测试证明:PH =70时合成的材料电化学性能更好,01C 倍率下,材料首次放电比容量达到了185mAh/g,循环20次后,放电比容量仍保持在160mAh/g.钟辉等[12]采用沉淀喷雾造粒法造前驱体,于750在空气中煅烧20h 合成Li(Ni 1/3Co 1/3Mn 1/3)O 2正极材料,XRD 、SEM 、粒度分析、电性能测试表明:该材料是NaFeO 2结构,2842V,2845V 充放电首次放电容量分别为1735和1854mAh/g,首次放电效率分别为90%和838%,40次循环后容量保持96%和84%.13溶胶凝胶法溶胶一凝胶法过程螯合物的形成,同样可使各组分进行分子级接触,使产物一次结晶完全.不但可以降低灼烧温度和减少结晶时间,还能得到粒径较小且分布均匀的产品.戴长松等[13]采用溶胶凝胶法制备了锂离子电池正极材料LiNi 05Co 025Mn 025O 2,XRD 、XPS 、SEM 测试表明:层状结构明显,产品结晶粒度均匀;充放电测试表明:在恒流充电模式下,充电截止电压由435V 升至475V,首次放电容量由179mAh/g 升至201mAh/g,50次循环放电后,容量保持率由7495%升至7848%;在先恒流再恒压的充电模式下,首次放电容量为212mAh/g,50次循环放电后,容量保持率升至8771%;EIS 测试表明:随着充电截止电压的增大,该材料的传荷电阻变小.温建武等[14]以Li(NO 3)2H 2O 、Ni(NO 3)24H 2O 、Mn(NO 3)24H 2O 和Mn(CH 3COO)24H 2O 为原料,以目标产物LiNi 1/3Co 1/3Mn 1/3O 2化学计量比配成05mol/L 水溶液,加入丙烯酸水溶液,然后将混合液置于Co60射线(强度5575Gg/min)辐照2h 的凝胶物质,150烘干20h,研磨,500预烧15h,研磨,在不同温度(850,900,950)煅烧10h,得产物.测试结果表明:900样品层状结构最好,电化学性能最佳,首次放电容量达184mA h/g,01C 和2845V,30次循环放电,容量保持874%.14熔融盐法熔融盐法是利用低共熔混合熔融盐做反应物或兼作熔剂,反应则是在固液态间进行,离子扩散速度显著加快,可以有效降低反应温度和时间,改善材料晶体结构和性能,合成出符合计量比以及结晶发育良好的正极材料[15].汤宏伟等[16]利用低共融混合锂盐038LiOH 062LiNO 3与自制前驱体Ni 08Co 02x Al x (OH )2(0X 015)按一定摩尔比混合,经过3个恒温阶段烧结,(2003h,6005h,85015h)的LiNi 08Co 02x Al x O 2(0X 015),XRD 、SEM 、电性能测试表明:材料具有规整的层状NaFeO 2结构,振实密度达297g/cm3,02C 放电倍率和3043V,首次放电容量达1675mAh/g,循环性能良好.复合物的组成对材料电性能的影响复合物中各成分元素含量不同直接影响材料的结构、热稳定性、循环性能及倍率放电能力,另外,钴含量还直接决定材料价格106河北建筑工程学院学报第28卷2.郭瑞等[17]采用共沉淀法合成锂离子电池正极材料LiCo 2x N i 052x Mn 05X O 2(2x=01,02,033,05),对产物进行了XRD 、SEM 、充放电和DSC 测试,以考察不同钴含量2x 对材料的结构、电化学性能和热稳定性的影响,结果表明:随着材料中钴含量2x 的提高,材料的晶格参数和晶胞体积逐渐减小,材料的循环性能和倍率放电能力得到改善,特别当2x=033时,材料有良好的电化学性能:首次放电容量为175mAh/g,30次循环后容量保持率为891%,同时其具有最好的热稳定性.Kim 等[18]研究了Li 过量对于三元材料Li[Lix(Ni z Co 12z Mn z )1x ]O 2的影响.作者发现过量的Li 能有效抑制充放电过程中的体积变化,尽管过量Li 的贡献没有高含量Co 的贡献大.当Co 含量低时,适度过量的Li 能有效抑制阳离子混排,改善材料的循环性能和倍率性能.在28V~45V 的充放电区间内,Li 105(Ni 037Co 023Mn 040)095O 2首次放电容量达到175mAh/g,50次循环后容量保持率为96%,比Li(N i 034Co 022Mn 044)O 2的性能更为优异.国海鹏等[19]采用Co 2+浓度递增的金属离子(Ni 2+,Co 2+,Mn 2+)混合液分次共沉淀制得Ni 1/2Co 1/6Mn 1/3(OH )2前驱体,与LiOH H 2O 研磨混合,空气气氛下450预烧48h,升温至一定温度(700、750、800、850),恒温烧结12h,室温冷却,研磨的产物LiNi 1/2CO 1/6Mn 1/3O 2.电化学性能测试证明800的梯度材料具有最佳电化学性能,2542V,01C 倍率放电50次后,材料的容量仍保持在1712mAh/g.,其中含量较高的Mn 作为材料骨架起到稳定晶体结构的作用,并能大幅度降低成本,Ni 含量占过渡金属的50%,保证了材料具有较高首次比容量.在不加大成本较高的Co 用量的前提下,通过合成具有Co 含量梯度的正极材料,使Co 在材料粒子中的含量由内到外递增,改善材料的充放电性能.戴长松等[13]对其溶胶凝胶法合成的LiNi 05Co 025Mn 025O 2进行XRD 、XPS 表征表明:Co 、Mn 以+3、+4价形式存在,Ni 以+2、+3价存在,且Ni 2+、N i 3+含量比为11,在2848V 扫描范围内,该材料发生Ni 2+/Ni 3+和Co 3+/Co 4+两对电化学反应,Mn 则主要起稳定晶体结构的作用.3复合材料的改性研究为了进一步改善材料性能,研究者们通过掺杂和包覆等手段进行材料改性.31掺杂改性半径接近的元素,适当的掺杂比例和均匀的掺杂能使材料的结构更稳定,改善材料的循环性能和热稳定性.杨平等[20]采用草酸盐前驱体合成Ti 4+、Mg 2+掺杂正极材料Li(NiM l/3Co l /3x Mn l /3)M x O 2(M=T i,Mg).利用XRD 和SEM 对其结构和形貌进行表征,并采用循环伏安、交流阻抗、恒流/恒压充放电测试其电化学性能.结果表明:Ti 4+、Mg 2+掺杂后晶胞体积增大,大倍率充放电时LiNi l /3Co l /3Mn l /3O 2的电化学反应阻抗Rct 降低,其大倍率充放电性能得到改善,Ti 2+掺杂效果更好;当掺杂量x=0025时,材料晶型完整,具有单一的a NaFeO 2层状结构;1C 倍率时Li(Ni l/3Co l/3-0025Mn l/3)Ti 0025O 2的第二循环放电容量为1432mA h/g,2C 时为1280mA h/g,经100次循环后容量分别为1325和1158mA h/g,容量保持率为9253%和9047%.曹千等[21]将Co Ni (Mn+M)=111(M=Cr,Zr )的硝酸盐溶解于适量水中,氮气保护气氛中缓慢滴加25%氨水和氢氧化钠溶液,然后将沉淀过滤、洗涤、干燥、研磨,乙醇浸润和过量7%的氢氧化锂球磨混合,所得前驱体在480煅烧5h 除去有机物,最后在850下二次煅烧12h.通过少量Cr 、Zr 代替复合材料中Mn 实验,产品进行XRD 、SEM 、CV 、EIS 、充放电测试证明:少量Cr 掺杂,不会影响材料层状晶型,层状结构良好;一定范围掺杂可提高材料电化学过程的可逆性,降低材料的电荷传递阻抗,提高材料的充放电容量和循环性能.而Zr 替代Mn 则对材料性能影响不明显.可能原因是:Cr 、Mn 离子半径接近,而Zr 则较大(r C r =055,r Mn =053,r Zr =160).国海鹏等[19]对梯度材料L N 6M 3O 进行了F 掺杂改性,结果表明,在不牺牲容量的情况下,产物的振实密度得以提升,达到,接近商业化L O 3材料包覆改性吴晓彪等[]以过渡金属乙酸盐和氢氧化锂为原料,采用共沉淀方法制备了锂离子电池富锂正极材107第4期王甫丽等锂离子电池正极材料层状镍钴锰复合材料LiN i x Co y Mn z O 2的研究Co i i 1/2Co 1/n 1/2241g cm 1iCo 2.222料Li[Li (02)Mn (054)Ni (013)Co (013)]O 2并对该材料进行表面包碳.X 射线衍射技术(XRD)、扫描电子显微技术(SEM)实验数据表明,该材料具有层状NaFeO 2结构,包碳后材料结构没有变化,表面覆盖上一层纳米级别的颗粒.电化学性能测试结果表明该材料包碳后在01C(1C=180mA/g),20~48V 电位范围内首次放电比容量高达2590mAh/g.包碳后首次放电比容量,倍率性能,循环性能均得到提高;采用电化学阻抗谱(EIS)研究包碳前后该材料的传荷阻抗,结果显示碳包覆材料的传荷阻抗明显减小,电子电导率得到提高,从而提高电化学性能.Kim 等[23]以蔗糖溶液为碳源,加入LiNi 1/3Co 1/3Mn 1/3O 2后在350下处理1h,得到表面包覆有纳米厚度碳层的样品.与不包覆的样品相比,1%残碳的样品有着更优异的循环性能和倍率性能,而3%残碳的样品的表现出相对较差的电化学性能.同时,包覆后的样品的热稳定性均有所提高.4存在的问题和未来研究方向与钴酸锂相比,镍钴锰复合材料性能得到了一定程度改善,但实际使用容量仍低于理论容量,循环稳定性和高电压充电时安全隐患仍存在,粉体的填充性不理想,昂贵的N i 、Co 元素比例较高,合成工艺较为繁复.未来的研究关键在于:优化掺杂、包覆的改性手段,降低钴含量,降低产业化成本,提高材料的振实密度、改善高低温和高截止电压下的循环稳定性能和倍率性能;探索适合产业化生产的方法、工艺;开发合成有特殊形貌的纳米镍钴锰正极材料的方法、工艺,解决纳米电极材料中粒子的团聚问题.参考文献[1]Kisuk K,Yiag S M,et aL Elect rodes with high capacit y for Recha rgeable lithium batteries.Science,2006,311:977[2]廖文明,戴永年,姚耀春等.4种正极材料对锂离子电池性能的影响及其发展趋势.材料导报,2008,22(10):45~49[3]Liu Z L,Yu A S,Lee J Y.Synthesis and Char act er ization of LiNi1X YCoX MnYO 2as the Cathode Materials of Sec ondary Lithium Batter ies.J.P ower Sources,1999,81/82:41619[4]Ohzuku T,Makimur a yer ed lithium insertion mater ial of LiCo 1/3Ni 1/3Mn 1/3O 2for lithium ion batt eries.Chem Lett,2001,30:642[5]谭龙,刘浩文.锂离子电池正极材料LiNi 1/3Co 1/3Mn 1/3O 2的研究进展.化学世界,2010,2:122~126[6]唐爱东,王海燕,黄可龙,等.锂离子电池正极材料层状Li Ni Co Mn O 的研究.化学进展,2007,19(09):1313~1321[7]田华,叶乃清.正极材料LiNi 1/3Co 1/3Mn 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x Co y Mn z O 2has attr acted mor e and moreattentions from scientists for its excellent properties,such as lower cost,lower toxicity and high er ther mal stability than LiCoO 2as a cathode material.Various synthesis methods,doping and surface modification approaches ar e introduced in detail.T he achievements of this scientific re search area in r ecently years are displayed,and the current main problems and further resear ch trend of the materials are also pointed out.Key words lithium ion batter y;cathode materials;layered structure LiNi x Co y Mn z O 2109第4期王甫丽等锂离子电池正极材料层状镍钴锰复合材料LiN i x Co y Mn z O 2的研究。
锂离子电池正极材料LiMnO2的制备及改性研究的开题报告
锂离子电池正极材料LiMnO2的制备及改性研究的开题报告一、研究背景锂离子电池正极材料是锂离子电池中的重要组成部分，直接影响着锂离子电池的性能和寿命。
目前，锂离子电池正极材料主要有锂钴酸锂（LiCoO2）、锂铁酸锂（LiFePO4）、钴酸钴锂（LiNiCoO2）等。
然而，这些材料存在着很多问题，如成本高、安全性差、循环寿命不够长等。
因此，开发一种新型的锂离子电池正极材料是十分必要的。
LiMnO2是一种具有良好电化学性能的锂离子电池正极材料，它具有容量大、循环寿命长、安全性高等优点。
然而，LiMnO2的电导率较低，电极材料内存在着较多的微观缺陷，导致LiMnO2的循环寿命和能量密度等问题亟待解决。
因此，本研究旨在制备高性能的LiMnO2正极材料，并对其进行改性研究，以提高其电化学性能，进一步推广其在锂离子电池中的应用。
二、研究内容1. LiMnO2正极材料的制备采用化学共沉淀法制备LiMnO2正极材料，确定不同工艺条件（如沉淀温度、沉淀时间、pH值、浓度等）对其物理化学性质的影响，优化制备工艺，得到高纯度、晶体完整的LiMnO2正极材料。
2. LiMnO2的结构表征采用X射线粉末衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）等常规表征方法对制备出的LiMnO2进行结构表征，深入研究其晶体结构、晶级、形貌等特征。
3. 改性研究通过掺杂、表面修饰等方法对LiMnO2正极材料进行改性研究，提高其电化学性能。
探究改性后的LiMnO2的性能参数（如容量、导电性能、循环寿命等）和电化学机理，确定最佳改性方案。
4. 系统评价对改性后的LiMnO2正极材料进行系统评价，分析其优点和缺点，探讨其在锂离子电池中的应用前景。
三、研究意义本研究旨在制备可通过经济、可持续且可规模化的方法制备的高性能LiMnO2正极材料，并对其进行改性研究，提升其电化学性能和循环寿命，为锂离子电池领域的发展做出贡献。
同时，本研究可以为其他材料的研究提供参考，为推广新型锂离子电池的应用奠定基础。
li2nio2脱锂电位
li2nio2脱锂电位全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：li2nio2脱锂电位是一种属于锂离子电池正极材料的氧化物，其具有很高的理论容量和优良的电化学性能。
相比于传统的锂离子电池正极材料，li2nio2脱锂电位能够实现更高的能量密度和更好的循环稳定性，可以显著提高电池的续航能力和循环寿命。
li2nio2脱锂电位具有很大的应用潜力，在电动汽车、储能系统等领域有着广阔的市场前景。
li2nio2脱锂电位的研究主要集中在其结构设计和合成方法上。
目前，研究人员已经发现了多种具有不同结构和性能的li2nio2脱锂电位材料，并且不断探索新的合成途径，以实现更好的性能优化。
通过改变材料的结构和组成，可以调控li2nio2脱锂电位的电化学性能，进而提高电池的性能和安全性。
除了结构设计和合成方法，li2nio2脱锂电位的表征和性能测试也是研究的重点之一。
通过使用各种表征技术，如X射线衍射、扫描电子显微镜等，可以揭示材料的结构特征和电化学反应机理，为优化材料性能提供有力的参考。
通过循环伏安测试、恒流放电等电化学性能测试，可以评估li2nio2脱锂电位的储能能力、循环稳定性等关键性能指标，为实际应用提供重要的参考。
在开发li2nio2脱锂电位材料的过程中，还需要考虑其生产成本、工艺可行性等实际问题。
研究人员需要寻找经济有效的合成方法，提高材料的产量和成品率，以实现大规模工业化生产。
还需要解决li2nio2脱锂电位材料的安全性和稳定性等问题，确保其在使用过程中不会发生意外。
第二篇示例：锂离子电池作为当前最主流的电池技术之一，在移动设备、电动汽车和储能系统等领域发挥着重要作用。
然而，随着电动汽车和储能市场需求的不断增长，锂资源供给变得更加受限，使得锂资源价格上涨并且储存成本增加。
因此，开发一种无需锂金属的电池技术势在必行。
在这种情况下，锂离子电池的替代技术——锂离子脱锂电位技术应运而生。
锂离子脱锂电位技术利用氧气吸收作为电子容器，将锂金属替换为氧气作为正极材料，从而实现电池免锂设计。
锂离子电池正极材料LiMnO_2的掺杂及其电化学性能
锂离子电池正极材料LiMnO 2的掺杂及其电化学性能粟智1,*徐茂文1叶世海2王永龙2(1新疆师范大学生命科学与化学学院,乌鲁木齐830054;2南开大学化学学院,新能源材料化学研究所,天津300071)摘要：采用水热法合成了用于锂离子电池正极材料的LiM x Mn 1-x O 2(M=Mg,Y,Zr)化合物.采用X 射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X 射线光电子能谱(XPS)等手段对材料的晶体结构和形貌进行了表征,材料的电化学性能通过恒流充放电和交流阻抗谱(EIS)进行测试,分析了掺杂元素在改善材料性能中的作用.结果表明,掺杂后的LiM x Mn 1-x O 2正极材料循环性能优于未经掺杂的材料.其中以掺杂钇的Li 0.99Mn 0.979Y 0.021O 2正极材料循环性能最佳,在室温下,充放电电流密度为50mA ·g -1时,60次循环后放电容量为226.3mAh ·g -1.关键词：层状LiMnO 2;掺杂;水热合成法;电化学性能中图分类号：O643.3Doping of Layered LiMnO 2as Cathode Materials for Lithium -IonBatteries and Their Electrochemical PropertiesSU Zhi 1,*XU Mao -Wen 1YE Shi -Hai 2WANG Yong -Long 2(1College of Life Science and Chemistry,Xinjiang Normal University,Urumqi 830054,P.R.China ;2Institute of New EnergyMaterial Chemistry,College of Chemistry,Nankai University,Tianjin 300071,P.R.China )Abstract ：Hydrothermal methods were used to prepare doped LiM x Mn 1-x O 2(M=Mg,Y,Zr)as cathode materials for lithium -ion batteries.The structure and morphology of the as -prepared cathode materials were characterized by X -ray diffraction (XRD),transmission electron microscopy (TEM)and X -ray photoelectron spectroscopy (XPS).The effects of ion doping on the performance of orthorhombic materials was analyzed in terms of their crystal structure,charge -discharge curves,cycle performance and electrochemical impedance spectroscopy (EIS).Results show that the dopedmaterials had better cycle performance.In particular,the discharge capacity of Li 0.99Mn 0.979Y 0.021O 2remains 226.3mAh·g -1after 60cycles with a current density of 50mA ·g -1at room temperature.Key Words ：Layered LiMnO 2;Doping;Hydrothermal synthesis;Electrochemical property[Article]物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao )Acta Phys.-Chim.Sin .,2009,25(6)：1232-1238Received:December 26,2008;Revised:March 9,2009;Published on Web:April 13,2009.*Corresponding author.Email:suzhixj@;Tel:+86991-4333246.国家自然科学基金(20773070)和新疆师范大学博士基金(XJNUBS0807)资助鬁Editorial office of Acta Physico -Chimica Sinica层状LiMnO 2具有比容量高、价格低、污染小等优点,符合锂离子电池的高性能、低成本和环境友好的发展趋势,是一种非常有应用前景的锂离子电池正极材料.研究发现,该材料存在的主要问题有[1-5],在充放电过程中LiMnO 2易向类尖晶石结构Li 2Mn 2O 4相转变,导致其容量的迅速衰减;另外,LiMnO 2合成困难,尤其是层状LiMnO 2;还有电极材料中的锰在电解液中的溶解和锂在电极表面的沉积.为解决这些问题,人们从其衰变机理、掺杂离子的选择等方面进行了探索和研究.对LiMnO 2性能改善采用最多的方法是阳离子掺杂,并在改善材料LiMnO 2的循环性能方面已取得了较好的效果[6-13].本文用水热法对LiMnO 2正极材料进行掺杂改性,合成了阳离子掺杂正极材料LiMn 1-x M x O 2(M=Mg,Y,Zr),并对合成材料的微观结构、初始容量、循环稳定性及高倍率放电性能进行了研究.探讨了阳离子掺June1232No.6粟智等：锂离子电池正极材料LiMnO2的掺杂及其电化学性能杂对材料电化学性能的影响机制.1实验部分1.1材料制备实验用试剂均为分析纯,均由天津基准化学试剂有限公司生产.LiMnO2材料的制备:将6mol·L-1的LiOH溶液30mL和自制的Mn2O3(将Mn(CH3COO)2·4H2O在500℃焙烧15h)2g置入高压反应釜中,150℃保温36h.产物随炉冷却,取出后用去离子水洗涤,直至pH值为9左右,于105℃烘箱(DL-101-2BS,天津市中环实验电炉有限公司)中放置12h备用.LiMn0.99M0.01O2(M=Mg,Y,Zr)材料的制备:分别取Mn/M=0.99/0.01(M=Mg,Y,Zr)摩尔比的Mg(NO3)·6H2O(Y(NO3)3·6H2O,Zr(NO3)4·5H2O)加去离子水制成悬浊液后,边搅拌边加入6mol·L-1的LiOH溶液30mL,然后按以上水热法进行掺杂材料的制备.LiMn1-x Y x O2(x=0.02,0.03,0.05)材料的制备:取Mn/Y=0.02,0.03,0.05(摩尔比)的Mn2O3和Y(NO3)·6H2O,加去离子水制成悬浊液后,边搅拌边加入6 mol·L-1的LiOH溶液30mL,然后按以上水热法进行钇掺杂材料的制备.1.2材料表征样品的物相结构通过X射线衍射仪(Rigaku D/ max-2500,日本理学株式会社)测定.采用Cu Kα(λ= 0.15418nm)辐射源,石墨单色检测器,管电压40kV,管电流100mA,衍射角2θ为3°-80°,扫描速率为2(°)·min-1.样品的形貌分析是先将样品放入无水乙醇中,用超声波分散一定时间,取少量分散液滴在有铜网支撑的碳膜上.然后,在加速电压为200kV,真空度高于6.7×10-4Pa的透射电子显微镜(FEI Tecnai 20,美国FEI公司)下进行形貌观察.采用X射线光电子能谱仪(XPS,PHI-5300,美国PE公司)对最终产品进行测试.操作时,用Mg Kα辐射作为激发源(1253.6eV),功率为25W,入射角为45°,扫描方式为全谱扫描.材料的组成采用等离子体发射光谱仪(ICP-AES,IRIS Advantage1000,美国Thermo公司)进行测定,操作时载气的辅助气流量为0.5L·min-1,雾化室压力为152kPa,泵速为110r·min-1,RF(射频)功率为1150W;长波积分5s,短波积分15s. 1.3电化学性能测试将活性物质、乙炔黑、粘结剂聚四氟乙烯(PTFE)按质量比75∶20∶5混合,用无水乙醇作为分散剂将其碾压成片,然后切成直径为8mm的圆片,在烘箱中105℃干燥8h,得到所需的正极极片.电解质溶液使用1mol·L-1的LiPF6/PC(碳酸丙烯酯)(10%,w,下同)+EC(碳酸乙烯酯)(30%)+DEC(二乙基碳酸) (60%)的有机混合溶液.负极使用锂片(新疆有色金属研究所生产,纯度99.99%),在真空手套操作箱(STX-3型,南京科析实验仪器研究所)里组装好模拟电池,将电池静置12h以后,在电池测试系统(Land CT2001A,武汉金诺电子有限公司)上进行充放电和循环性能测试.测试温度为25℃,充放电电表1样品的化学组成Table1Chemical composition of the as-preparedsamples measured by ICP-AESDesign formula ICP-AESLiMnO2Li0.99MnO2LiMn0.99Mg0.01O2Li0.99Mn0.99Mg0.01O2LiMn0.99Zr0.01O2Li0.98Mn0.99Zr0.01O2LiMn0.99Y0.01O2Li1.01Mn0.99Y0.01O2LiMn0.98Y0.02O2Li0.99Mn0.979Y0.021O2LiMn0.95Y0.05O2Li1.02Mn0.952Y0.048O2图1不同掺杂的LiMnO2样品的XRD图Fig.1XRD patterns of doped-o-LiMnO2sampleso:orthorhombic structure1233Acta Phys.-Chim.Sin.,2009Vol.25流密度为50mA·g-1,充放电电压为2.0-4.3V.循环7伏安实验采用电化学工作站(LK2005,天津兰力科化学电子高技术有限公司)进行测试,扫描速率为0.1mV·s-1.运用交流阻抗仪(IM6ex,德国Zahner公司)测定材料的电化学阻抗谱,测定频率范围为10kHz-10mHz,微扰电压为5mV.2结果与讨论2.1材料结构和形貌分析表1列出了用等离子体发射光谱仪(ICP-AES)分析得到合成材料的化学组成.图1为合成材料的XRD谱.表2是利用Retiveld方法对XRD谱图进行精修后,用最小二乘法计算得到合成材料的晶胞参数.从图1中可以看出材料掺杂前后所得到的最终产物均为层状正交结构.从图1中还可以看出,当掺杂离子浓度较低时均可得到纯相掺杂的正交结构LiMnO2材料(o-LiMnO2).从ICP-AES分析结果来看,用水热法可以得到接近按摩尔比设计的目标材料,从表2中发现,除Mg2+外,其它离子掺入后均增大了材料的晶胞体积.这是由于Mg2+的离子半径(0.065nm)与Mn3+离子半径(0.066nm)接近,而Y3+离子半径(0.093nm)和Zr4+(0.080nm)均大于被替代的Mn3+的离子半径.图2为合成材料的TEM图.从图中可以看出,用水热法合成得到材料分布比较均匀,材料尺寸在100-200nm范围,结晶度较好,离子掺杂后并未改变材料的形貌.2.2材料的电化学性能测试采用不同的充放电倍率对掺杂化合物进行电化学循环性能测试,材料的电化学循环寿命见图3.从图3中可以看出,o-LiMnO2正极材料在电化学嵌入/脱出锂过程中,无论掺杂与否,材料的放电容量在循环的初期,是逐步增大的,这与尖晶石结构的LiMn2O4以及单斜层状LiMnO2循环初期容量快速衰减正好相反,在容量达到一定值后趋于稳定.这表2样品经Rietveld精修后的晶胞参数Table2Lattice parameters of the as-preparedsamples after Rietveld refinementSample a/nm b/nm c/nm103V/nm3 Li0.99MnO20.45700.57410.280073.46Li0.99Mn0.99Mg0.01O20.45700.57400.280173.45Li0.98Mn0.99Zr0.01O20.45710.57410.280273.53Li1.01Mn0.99Y0.01O20.45720.57420.280473.61Li0.99Mn0.979Y0.021O20.45700.57440.280573.63Li1.02Mn0.969Y0.031O20.45670.57460.280873.69图2样品的TEM图Fig.2TEM images of the as-prepared samples(a)Li0.99MnO2,(b)Li0.99Mn0.99Mg0.01O2,(c)Li1.01Mn0.99Y0.01O2,(d)Li0.98Mn0.99Zr0.01O 2 1234No.6粟智等：锂离子电池正极材料LiMnO2的掺杂及其电化学性能说明o-LiMnO2在电化学循环过程的初期有一个活化的过程.这种活化的过程是一个向尖晶石相LiMn2O4转化的过程,这种电化学循环过程中形成的尖晶石相不同于直接合成的标准尖晶石相LiMn2O4,这种结构具有更高的稳定性[14].从图中可知,在掺入1%的阳离子后,材料的初始容量均有所增加,但随着掺杂量的增加,材料的放电容量逐渐下降,如掺入2%与3%的钇时,材料的初始放电容量分别为128.3和125.8mAh·g-1,低于掺入1%的钇放电容量134mAh·g-1.对其它掺杂离子结果基本一致.对电极材料来说,材料的容量是由其有效的Mn3+含量决定的.由于Mg2+为低价金属阳离子,当Mg2+离子取代部分Mn3+,导致Mn3+浓度减小,从而引起初始容量的降低,但会在Mn3+离子的价带引入空穴,从而产生有效的Mn3+,这些离子会干扰反铁磁自旋排列,增加层状结构的稳定性[15].对掺入高价态离子,如掺入Zr4+,由于Zr4+的电荷高于Mn3+,并且Zr4+离子半径(0.080nm)大于Mn3+的离子半径(0.066nm),为了保持电荷平衡,将产生Mn2+,而Mn2+离子半径(0.080nm)也大于Mn3+的离子半径,因此在材料中掺入Zr4+高价阳离子后,电极材料的离子分布形式发生了变化,材料中的Mn3+在充放电过程中产生的Jahn-Teller结构畸变得到有效抑制,因而掺入Zr4+后能增强材料的结构稳定性和有利于Li+的嵌脱[16].而对于掺入Y3+后,尽管不能改变本体材料中Mn3+浓度,由于Y3+为非Jahn-Teller效应离子,当Y3+引入晶格后,由于形成结构稳定的YO6八面体,替代因Jahn-Teller畸变效应而扭曲的MnO6八面体,降低了MnO6八面体的扭曲应力,从而减小了材料的结构畸变.同时Y3+的离子半径大于Mn3+的离子半径,使得材料的晶胞体积增大,有利于稳定材料的结构和Li+的嵌脱,增强了材料的电化学循环可逆性,从而引起初始容量的增加.但Y3+又是非活性物质,因此随离子的含量增大,会造成材料的初始容量下降.图4显示了在充放电电流密度为50mA·g-1时,图3样品在不同放电倍率下的电化学循环寿命图Fig.3Cycle performance of the as-prepared samples at various discharge current densitiescharge current:50mA·g-1;potential range:4.3-2.0V(vs Li/Li+)图4样品的第1周(a)和第10周(b)充放电曲线Fig.4The charge-discharge curves of the as-prepared samples in the1st(a)and10th(b)cycles1235Acta Phys.-Chim.Sin.,2009Vol.25材料的第1周和第10周充放电曲线.从曲线可以看出,样品第1周期只在3.0V左右有一个明显的充电平台,但只出现较弱的放电平台,表明存在较大的不可逆容量,而第10周在3.0V和4.0V出现了两个平台,表明材料在电化学过程中已发生了结构变化.图5显示了Li0.99MnO2和Li1.01Mn0.99Y0.01O2两种材料的循环伏安曲线图.由图可知,第1周阳极过程中,锂离子从电极材料o-LiMnO2中脱嵌,在4.0V 左右有一个很宽的氧化峰,说明大多数的锂离子都能够脱嵌出来.而阴极过程中,2.8V左右的还原峰强度较弱,说明第1周锂离子可逆嵌入/脱出的效率相对较低,与材料的充放电行为基本一致.在随后的循环中,在3.0V左右的氧化峰强度逐渐增强,同时2.8V和4.0V的两个还原峰强度也逐渐增强.对于其它离子掺杂后材料的循环伏安曲线所表现的规律也基本相似.但是掺杂1%钇离子后,第1周的不可逆容量明显减小,并且在以后的循环中掺杂材料的氧化还原峰面积大于未掺杂材料,表明掺杂材料的活化速率增大和循环可逆性增强.为了进一步证实掺杂对样品中Li+扩散能力的影响,对合成的材料进行了交流阻抗谱测试.图6为所得到材料经电化学循环10周后的交流阻抗谱图.采用图中所示的等效电路对测定数据进行拟合,结果见表3.表3中的数据说明,对于阳离子来说,由于晶格结合电阻很相近,因此掺杂后对结构的改变是相似的,因而表现在电化学反应阻抗上基本一致.但电荷转移电阻和Warburg阻抗存在着差别,特别是Warburg阻抗差别比较大,这就反映出掺杂离子的不同对锂离子的扩散有着一定的影响.掺杂后由于增大了材料的晶胞体积,从而使锂离子的扩散就要容易得多,反映在电化学容量上,其容量要高.另外,由于掺杂后锂离子扩散速度快,Warburg阻抗小,其电荷转移相对容易些,反映在电化学性能上就是其高倍率充放电能力得到了提高[17].2.3材料的X射线光电子能谱分析为进一步证明材料循环性能的提高是由于掺杂离子增加了材料的结构稳定性,对材料进行了XPS表3样品交流阻抗测试数据拟合结果Table3Fitting results of EIS data for the as-prepared samplesSample106CPE(F)W/ΩLi0.99MnO2 4.34134.16Li0.99Mn0.99Mg0.01O2 2.4641.42Li1.01Mn0.99Y0.01O2 1.9780.51Li0.98Mn0.99Zr0.01O2 3.1496.38R ct/Ω65.6267.3154.8661.31R el/Ω3.133.243.103.21图5样品的循环伏安曲线Fig.5CV curves of the as-prepared samplesscan rate:0.1mV·s-1;voltage range:2.0-4.3V;(a)Li0.99MnO2,(b)Li1.01Mn0.99Y0.01O2图6样品经电化学循环10周后的交流阻抗谱图Fig.6Impedance spectra of the as-prepared samplesafter10cyclesR el represents the electrolyle solution resistance;R ct represents the charge-transfer resistance,CPE represents the constant phase element, and W represents the Warburg impedance.1236No.6粟智等：锂离子电池正极材料LiMnO 2的掺杂及其电化学性能分析.图7为掺杂前后o -LiMnO 2材料中Mn 2p 、Mg 2s 、Y 3d 和Zr 3d 的XPS 谱图,表4列出了用ICP -AES 和XPS 方法对材料组成进行分析的结果.从图7可以看出,元素掺杂后,Mn 2p 1/2和Mn 2p 3/2光电子能谱峰的裂分距离发生了变化.Mn 2O 3和MnOOH [18]的Mn 2p 3/2的结合能为641.60eV,Mn 2p 1/2结合能为653.40eV,裂分距离为11.80eV.而本文中未掺杂时裂分距离为12.03eV,但掺杂Mg 、Y 、Zr 后裂分距离分别为11.89eV,11.93eV 和11.90eV,表明掺杂后Mn 的化学形态发生了变化,并且掺杂低价Mg 2+时,Mn 2p 光电子谱峰总体向高能量方向移动,说明Mn 的氧化状态发生了变化,Mn 的平均价态上升,定性地证明了掺杂低价阳离子可以提高Mn 的价态.另外掺杂Zr 4+时Mn 2p 光电子谱峰总体向低能量方向移动,说明了Mn 的氧化状态也发生了变化,Mn 的平均价态降低,定性地证明了掺杂高价阳离子可以降低Mn 的价态.而测定得到材料中Mg 2s ,Y 3d 以及Zr 3d 结合能与文献得到的值基本一致[19-23].表4数据说明用XPS 测定合成材料的表面组成与用ICP -AES 法测定材料的体相组成基本一致,说明掺杂离子进入了材料的晶格,这与材料XRD 的分析结果一致.3结论在层状LiMnO 2电极材料中,掺杂低价离子Mg 2+后,可以提高锰的平均价态,从而能有效地抑制由于Mn 3+的Jahn -Teller 效应而产生的结构畸变;在层状LiMnO 2中掺杂部分Y 3+后,可以起到降低材料中MnO 6八面体的扭曲应力,减小材料的结构畸变,从而增强材料的电化学循环可逆性,在一定程度上改善了材料的电化学性能;掺入高价离子Zr 4+后,电极材料的离子分布形式发生了变化,电极材料在充放电过程中的结构畸变得到有效抑制,从而减小了由结构变化而引起的容量损失,改善了电极材料的a:by ICP -AES method;b:by XPS method表4材料的化学组成和表面组成Table 4Chemical and surface composition of as -prepared materialsChemical composition a Surface composition b Li 0.99MnO 2Li 1.01MnO 2Li 0.99Mn 0.99Mg 0.01O 2LiMn 0.988Mg 0.012O 2Li 1.01Mn 0.99Y 0.01O 2Li 1.01Mn 0.991Y 0.009O 2Li 0.98Mn 0.99Zr 0.01O 2Li 1.01Mn 0.988Zr 0.012O 2图7样品的XPS 谱图Fig.7XPS spectra of the as -prepared samples(a)Li 0.99MnO 2,(b)Li 0.99Mn 0.99Mg .01O 2,(c)Li 1.01Mn 0.99Y 0.01O 2,(d)Li 0.98Mn 0.99Zr 0.01O 21237Acta Phys.-Chim.Sin.,2009Vol.25电化学循环性能.References1Ammundsen,B.;Desilvestro,J.;Groutso,T.;Hassell,D.;Metson, J.B.;Regan,E.;Steiner,R.;Pickering,P.J.J.Electrochem.Soc., 2000,147(11):40782Huang,Z.F.;Meng,X.;Wang,C.Z.;Sun,Y.;Chen,G.J.Power 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锂电池的研究进展
锂电池的研究进展摘要：锂离子电池由于比能量高和使用寿命长,已成为便携式电子产品的主要电源。
尖晶石LiMn2O4正极材料在不同混合溶剂的电解质溶液的电化学性能。
用循环伏安法和交流阻抗技术研究了Li/有机电解液/LiMn2O4电池的电化学行为,综述了锂离子电池正极材料LiMn2O4的制备、结构及其电化学性能。
采用溶胶-凝胶法和旋转涂布工艺,在较低的退火温度(450e)下制备了尖晶石型LiMn2O4薄膜。
关键词：正极材料; 电化学性能 ;薄膜1前言作为锂离子电池电解质溶液的主体成分,溶剂的组成和性质影响和决定着LiMn2O4正极材料的宏观电化学性能。
电解质溶液的电导率大小、电解质溶液在电极表面的氧化电位以及电解质溶液对电极材料活性物质的溶解性都在不同程度上直接影响LiMn2O4电极材料的容量、寿命、自放电性能和倍率充放电性能[。
近年来,寻找合适的电解质溶液组分,以进一步改善和提高LiMn2O4正极材料的电化学性能正在引起人们越来越广泛的关注。
系统地研究溶剂组成对LiMn2O4正极材料电化学性能的影响,探讨影响LiMn2O4正极材料电化学性能电解质溶液因素,进一步明确新型电解质溶液体系的优化目标,将为LiMn2O4正极材料在锂离子电池工业中的广泛应用奠定基础。
本文使用恒电流充放电和粉末微电极的循环伏安方法研究了尖晶石LiMn2O4正极材料在不同混合溶剂体系的电解质溶液中的电化学性能。
结合溶剂组分和电解质溶液的理化特性,详细探讨了影响LiMn2O4正极材料电化学性能的溶剂因素及其影响机制。
锂离子电池正极材料的选择是锂离子电池电化学性能的关键。
作为正极材料的嵌锂化合物是锂离子电池中锂的/存库0,它应满足:(1)在所要求的充放电电范围内,具有与电解质溶液的电化学相容性;(2)温和的电极过程动力学;(3)高度的可逆性;(4)全锂化状态下在空气中的稳定性。
目前研究较多的是层状的LiMO2和尖晶石型LiM2O4(M=Co、Ni、Mn、V等过渡金属离子)。