锂电池氧化钴锂正极材料

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氢氧化钴在锂离子电池中的应用研究及发展前景分析

氢氧化钴在锂离子电池中的应用研究及发展前景分析

氢氧化钴在锂离子电池中的应用研究及发展前景分析氢氧化钴(Co(OH)2)作为一种重要的电极材料,在锂离子电池中有着广泛的应用。

本文将重点探讨氢氧化钴在锂离子电池中的应用研究以及发展前景的分析。

首先,氢氧化钴具有很高的理论比容量,其化学反应为:Co(OH)2 + xLi+ + xe- ↔ LiCoO2在充放电过程中,氢氧化钴通过插入/脱出锂离子的过程来实现储存和释放电能。

因此,氢氧化钴作为锂离子电池的正极材料具有很高的电化学活性,并且具有较高的比容量。

这使得氢氧化钴成为锂离子电池中理想的正极材料之一。

然而,氢氧化钴在锂离子电池中存在一些问题。

首先,氢氧化钴有一定的结构不稳定性,循环稳定性较差。

随着充放电周期的增加,氢氧化钴的结构会发生改变,导致其电化学性能下降。

此外,氢氧化钴还存在着较大的体积变化,导致电极材料容易出现脱落、剥离等问题。

这些问题限制了氢氧化钴在锂离子电池中的应用。

针对上述问题,研究人员通过调控氢氧化钴的结构和表面形貌,改善其电化学性能。

例如,在合成氢氧化钴过程中控制反应条件、添加表面活性剂、进行表面修饰等手段可以有效降低氢氧化钴的结构不稳定性,提高其循环稳定性。

此外,研究人员还通过合成复合材料、纳米材料等方法来改善氢氧化钴的体积变化问题,以增强材料的结构稳定性和力学性能。

随着这些研究的不断深入,氢氧化钴在锂离子电池中的应用得到了显著的改善。

例如,通过控制氢氧化钴的结构和表面形貌,可以提高其比能量和循环寿命,从而提高锂离子电池的整体性能。

此外,氢氧化钴还可以与其他材料进行复合,形成多功能电极材料,以进一步提高电池的性能。

例如,氢氧化钴与石墨烯、二氧化钛等进行复合,可以提高电池的循环性能、充放电速率和稳定性。

综上所述,氢氧化钴作为锂离子电池的正极材料,在电化学性能、循环稳定性和容量等方面具有较高的潜力。

随着对氢氧化钴材料的深入研究,通过结构和表面形貌的调控及与其他材料的复合,有望进一步提高氢氧化钴的性能,并促进锂离子电池的发展。

锂电池性能介绍(金典版)

锂电池性能介绍(金典版)


聚合物锂离子电池的负极对比图

由于石墨系的重量能量密度较高且材料本身的结构具有较高的规则性,所以 第一次放电的不可逆电容量会较低,另外石墨系负极材料具有平稳工作电压 作用,对电子产品的使用和充电器的设计较具优势。而另一种类的焦炭系与 碳黑系﹝carbon black﹞的负极材料在第一次充放电反应的不可逆电容量很高, 但是此材料可以在较高的C- rate下作充放电,另外此材料的放电曲线较斜, 有利于使用电压来监控电池容量的消耗。
4) 正极集流体:能够将正极活性材料的电能收集并输送到极 耳进而输送到电池外部的材料,主要为铝箔、铝网。
2 负极材料可分为以下几种: 1) 负极活性材料:能够提供能量的材料,一般为石墨类、锂 金属、氧化锡等材料。 人 造 石 墨 人 造 石 墨 天然石墨 MCMB BF 372mA 372mA 理论容量 372mAh/g h/g h/g 300mA 350mA 实际容量 300 mAh/g h/g h/g
锂离子电池电芯的主要材料及结构
一) 正负极 1 正极材料可分为以下几种: 1) 正极活性材料:能够提供能量的材料,一般为钴酸锂、 锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂等。 LiCoO2 LiMn2O4 LiNiO2 148mAh/g 180mAh/g 理论容量 274mAh/g 110mAh/g 165mAh/g 实际容量 140 mAh/g 2) 正极导电材料: 能够提高正极活性材料导电能力的材料, 一般为碳黑类材料,本身不提供能量。 3) 正极粘接材料: 能够将正极活性材料与集流体紧密粘接 的材料,一般为聚偏氟乙烯类材料,本身不提供能量。
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二)电芯结构 1 正极极片:将正极材料涂覆在铝箔上,然后冲切成型。 2 负极极片:将负极材料涂覆极材料 正极材料

无人机锂聚合物动力电池的基本结构工作原理及工作特性

无人机锂聚合物动力电池的基本结构工作原理及工作特性

无人机锂聚合物动力电池的基本结构工作原理及工作特性一、无人机锂聚合物动力电池的基本结构和组成1.正负极电极:电池的正极一般采用含锂的金属氧化物,如氧化钴、氧化锰等,并与导电剂和粘结剂混合制成电极。

负极一般采用碳材料,如石墨,能够嵌入/脱嵌锂离子。

2.隔膜:隔膜是将正负极电极隔开,并具有导电性和离子传导性的薄膜。

隔膜需要具备良好的离子传输性能和抑制正负极之间的电子传输的能力,以防止电池内部电解液的短路。

3.电解质:电池的电解质是指填充在正负极电极和隔膜之间的液体或固体物质,用于提供离子传输的介质。

无人机锂聚合物动力电池一般使用无机盐溶液或聚合物凝胶作为电解质。

二、无人机锂聚合物动力电池的工作原理无人机锂聚合物动力电池的工作原理基于锂离子在正负极之间的嵌入/脱嵌过程。

在充电过程中,通过外部电压,锂离子从正极材料中脱嵌,并经过电解质传输到负极材料中嵌入,同时伴随着正极的氧化反应和负极的还原反应。

在放电过程中,反应过程相反,锂离子从负极材料中脱嵌传输到正极材料中嵌入,同时伴随着正极的还原反应和负极的氧化反应。

正负极反应的基本方程如下:正极反应:正极材料 LiMO2 + xLi+ + xe- → Li1-xMO2负极反应:负极材料 Li1-xC + xLi+ + xe- → LiC锂离子在正负极之间的传输是通过电解质中的离子导电完成的。

离子传输速度、电池的放电性能和循环寿命等特性的优劣主要取决于电池的电极材料和电解质的选择。

三、无人机锂聚合物动力电池的工作特性1.高能量密度:由于锂聚合物电池采用轻质材料制作,能够实现较高的能量密度,从而为无人机提供更长的续航时间。

2.轻质化:相较于传统的镍镉电池和镍氢电池,锂聚合物电池具有更轻的重量和更小的体积,可以大幅度减少无人机的整体重量。

3.高功率性能:锂聚合物电池具有较低的内阻和较高的放电电压平稳性,可以提供较高的功率输出,使得无人机在起飞,爬升等高功率需求时性能更出色。

锂离子电池原理及说明

锂离子电池原理及说明

锂离子电池原理及说明1、锂离子电池的诞生过程任何事物的诞生都有一定的背景。

锂离子电池的产生同样也离不开这一点。

20世纪60、70年代发生的石油危机迫使人们去寻找新的替代能源。

由于金属锂在所有金属中最轻、氧化还原电位最低、质量能量密度最大,因此锂电池成为替代能源之一。

在20世纪70年代初实现锂原电池的商品化。

锂原电池的种类比较多,其中常见的为Li//MnO 2 、Li//CF x (x ﹤1)、Li//SOC12 。

前两者主要是民用,后者主要是军用。

与一般的原电池相比,它具有明显的优点:① 电压高 传统的干电池一般为1.5V ,而锂原电池则可高达3.9V ;② 比能量高 为传统锌负极电池的2~5倍;③ 工作温度范围宽 锂原电池一般能在-40~70℃下工作;④ 比功率大 可以大电流放电;⑤ 放电平稳 大多数锂一次电池具有平衡的放电曲线;⑥ 储存时间长 预期可达10年。

因此在锂原电池的推动下,人们几乎在研究锂原电池的同时就开始对可充放电锂二次电池的研究。

随着人口的日益增加及地球资源的有限,迫使人们提高对资源的利用率。

采用充电电池就是有效途径之一,从而推动了锂二次电池的研究和发展。

随着人们环保意识的日益增强,铅、镉等有毒金属的使用日益受到限制,困此需要寻找新的可替代传统铅酸电池和镍-镉电池的可充电电池。

锂二次电池自然成为有力的候选者之一。

电子技术的不断发展推动各种电子产品向小型化发展,如便携电话、微型相机、笔记本电脑等的推广普及。

而小型化发展必须伴随着电源的小型化。

传统铅酸电池等容量不高,因此也必须寻找新的电池体系。

锂原电池的优点使锂二次电池成为强有力的候选者。

在20世纪80年代末以前,人们的注意力主要集中在以金属锂及其合金为负极的锂二次电池体系。

但是锂在充电的时候,由于金属锂电极表面的不均匀(凹凸不平)导致表面电位分别不均匀,从而造成锂不均匀沉积。

该不均匀沉积过程导致锂在一些部位沉积过快,产生树枝一样的结晶(枝晶)。

锂电池与电化学能量转化

锂电池与电化学能量转化

锂电池与电化学能量转化电化学能量转化是指通过电化学反应将化学能转化为电能,或者将电能转化为化学能的过程。

而锂电池则是一种常见的电化学能量转化装置,利用锂原子在正、负极之间的迁移,将化学能转化为电能。

1. 锂电池的构成和工作原理锂电池由正极、负极、隔膜和电解液组成。

正极通常采用锂化合物,如氧化钴、磷酸铁锂等,负极则是由碳材料构成。

电解液中含有锂盐,如氟化锂、磷酸锂等,隔膜则用于阻止正、负极之间的直接接触。

在工作过程中,锂离子会从正极迁移到负极,化学反应导致电子的流动,产生电能。

充电时,通过外部电源提供电流,将锂离子从负极迁回正极,恢复电池的化学能。

2. 锂电池的优势和应用领域锂电池具有较高的能量密度、较低的自放电率和优异的循环寿命,因此在现代电子产品和交通工具中得到广泛应用。

在电子产品方面,锂电池被广泛应用于智能手机、平板电脑、手持设备等便携式设备上,由于其轻巧、容量大、充电快的特点,为人们的生活带来便利。

在交通工具方面,电动汽车和混合动力汽车采用锂电池作为动力源,具有零排放、高效能的特点,有助于降低空气污染和化石燃料消耗。

3. 锂电池的挑战和未来发展方向锂电池在高温、低温和快速充放电等极端条件下的性能受限,这对其在一些特殊领域的应用产生影响。

此外,锂电池的材料成本较高,限制了其在大规模应用中的普及。

在未来的发展中,锂电池技术将继续改进和创新。

目前,研究人员正在开发新型电解液、新型正、负极材料以及纳米结构设计等方面进行探索,以提高锂电池的性能和安全性。

同时,锂电池与可再生能源的结合也是未来的发展方向,通过将锂电池与太阳能、风能等能源系统相结合,实现能量的高效转化和利用。

结论:电化学能量转化在现代科技和工业领域具有重要意义,锂电池作为一种重要的能量转化装置在便携式电子产品和交通工具中得到广泛应用。

尽管锂电池还面临一些挑战,但随着技术的不断进步和创新,相信锂电池能够在未来发展中实现更高的能量密度、更长的使用寿命,并与可再生能源相结合,为人们的生活和环境带来更多的便利和改善。

最详细扣式电池极片制备和电池组装教程

最详细扣式电池极片制备和电池组装教程

最详细扣式电池极片制备和电池组装教程扣式电池是一种常见的锂离子电池。

它由正极片、负极片、隔膜和电解液组成。

下面是一个详细的扣式电池极片制备和电池组装的教程。

1.正极片制备:a.准备正极材料,通常使用氧化钴、氧化锰等材料。

将正极材料和聚合物粘结剂混合均匀,加入适量的导电剂,形成浆料。

b.将浆料涂覆在铝箔或不锈钢片上,形成正极片。

c.正极片烘干,以去除浆料中的溶剂。

2.负极片制备:a.准备负极材料,通常使用石墨。

将负极材料和聚合物粘结剂混合均匀,加入适量的导电剂,形成浆料。

b.将浆料涂覆在铜箔或不锈钢片上,形成负极片。

c.负极片烘干,以去除浆料中的溶剂。

3.隔膜制备:a.准备隔膜材料,通常使用聚合物薄膜。

b.切割适当大小的隔膜片。

4.电解液制备:a.准备电解液,通常为含锂盐的有机溶液。

5.电池组装:a.将正极片、隔膜和负极片依次叠放在一起。

b.在电极片叠放的结构上,滴加适量的电解液。

c.将电极片叠放结构卷曲,形成电池芯。

d.用铝箔或铜箔固定电池芯的两端。

e.将电池芯放入金属外壳中,并密封外壳。

6.充电和放电:a.将装配好的电池连接到适当的电子设备或充电器上,进行充电。

在充电过程中,锂离子从正极向负极运动,完成电池的充电。

b.在使用过程中,将电池连接到电子设备上,锂离子从负极向正极运动,释放能量,完成电池的放电。

扣式电池的制备和组装过程需要进行严格的操作和控制,以确保电池的性能和安全性。

在制备电池极片时,需要精确控制材料的比例和混合均匀度。

在电池组装过程中,需要保持环境洁净,并且正确固定电池芯和密封外壳,以防止电解液外泄和电池短路。

通过以上制备和组装步骤,我们可以制备出高性能和安全的扣式电池。

这种电池广泛应用于便携式电子设备、电动工具、电动车等领域,为人们的生活提供了方便和便捷。

锂电池与干电池的原理与使用

锂电池与干电池的原理与使用电池是储存和释放电能的装置,广泛应用于日常生活和工业领域。

其中,锂电池和干电池是两种常见的电池类型。

本文将介绍锂电池和干电池的原理和使用方法,帮助读者更好地了解和应用这两种电池。

一、锂电池的原理与使用锂电池是一种可充电电池,具有较高的能量密度和长寿命。

它由正极、负极和电解液组成。

正极通常采用氧化钴、氧化锰或磷酸铁锂等材料,负极则由碳或石墨构成。

锂电解液常使用锂盐溶解于有机溶剂中。

锂电池的工作原理是通过锂离子在正极和负极之间的反复嵌入和脱嵌来完成充放电过程。

当充电时,锂离子从正极嵌入负极,负极形成锂化合物;而放电时,锂离子从负极脱嵌并返回正极,形成原始材料。

使用锂电池时,需要注意以下几点:1. 充电器选择:使用与电池匹配的电池充电器,避免对电池进行过度充电或过度放电。

2. 储存温度:锂电池对温度敏感,在储存时应尽量避免极端温度,推荐储存温度在0℃-30℃之间。

3. 充放电环境:避免将锂电池长时间暴露在极端温度、湿度或高压环境中。

4. 保持干燥:锂电池对潮湿环境敏感,应保持电池表面干燥,防止电池短路或损坏。

二、干电池的原理与使用干电池是一种一次性电池,适用于一次性使用场景。

它由正极、负极和电解质组成。

正极采用二氧化锌,负极由锌构成,电解质为碱性电解质。

干电池工作原理是通过正极的化学反应产生电子,并通过外部电路提供给负极,从而实现电池的放电过程。

正极的化学反应会产生氢氧化锌,作为电池的副产物。

使用干电池时需要注意以下事项:1. 电池保质期:干电池有一段保质期,应在有效期内使用,避免使用过期电池。

2. 正负极安装:正确安装干电池的正负极,避免倒装引起电流逆流。

3. 电池回收:使用完毕的干电池应正确回收处理,避免对环境造成污染。

4. 短路风险:干电池中的电解质具有一定的腐蚀性,不可将电池短路或投入火中。

结论锂电池和干电池分别具有不同的原理和使用方法。

锂电池适用于需要可重复充放电的场景,具有高能量密度和长寿命的特点。

锂离子电池的基本知识

锂离子电池的基本知识一般而言,电池有三部分构成:1.锂离子电芯2.保护电路(pcm)3.外壳即胶壳锂离子电芯是一种新型的电池能源,它不含金属锂,在充放电过程中,只有锂离子在正负极间往来运动,电极和电解质不参与反应。

锂离子电芯的能量容量密度可以达到300wh,重量容量密度可以达到125wh。

一、电芯原理锂离子电芯的反应机理是随着充放电的进行,锂离子在正负极之间嵌入脱出,往返穿梭电芯内部而没有金属锂的存在,因此锂离子电芯更加安全稳定。

其反应示意图及基本反应式如下所示:二、电芯的构造锂电池的负极材料是锂金属,正极材料是碳材。

习惯上称为锂电池。

锂离子电池的正极材料是氧化钴锂,负极材料是碳材。

为了区别于传统意义上的锂电池,称之为锂离子电池。

锂离子电池的主要构成:(1)电池盖(2)正极----活性物质为氧化钴锂(钴酸锂)(3)隔膜----一种特殊的複合膜(4)负极----活性物质为碳(5)有机电解液(6)电池壳电芯的正极是licoo2加导电剂和粘合剂,涂在铝箔上形成正极板,负极是层状石墨加导电剂及粘合剂涂在铜箔基带上,目前比较先进的负极层状石墨颗粒已採用奈米碳。

根据上述的反应机理,正极採用licoo2、linio2、limn2o2,其中licoo2本是一种层结构很稳定的晶型,但当从licoo2拿走xli后,其结构可能发生变化,但是否发生变化取决于x的大小。

通过研究发现当x>时li1-xcoo2的结构表现为极其不稳定,会发生晶型瘫塌,其外部表现为电芯的压倒终结。

所以电芯在使用过程中应通过限制充电电压来控制li1-xcoo2中的x值,一般充电电压不大于那幺x小于,这时li1-xcoo2的晶型仍是稳定的。

负极c6其本身有自己的特点,当第一次化成后,正极licoo2中的li被充到负极c6中,当放电时li回到正极licoo2中,但化成之后必须有一部分li留在负极c6中,心以保证下次充放电li的正常嵌入,否则电芯的压倒很短,为了保证有一部分li留在负极c6中,一般通过限制放电下限电压来实现。

锂聚合物(锂电)电池基本原理讲解

1、基本工作原理1)、正极反应: LiCoO2 ===== Li1-xCoO2 + x Li+ + xe-2)、负极反应: 6C + x Li+ + xe- ===== LixC63)、电池反应:LiCoO2 + 6C ====== Li1-xCoO2 + LixC64)、电池的电动势:(1)、定义:在没有电流的情况下,电池正、负极两端的电位差。

(2)、影响因素:由电极材料决定,不受其它任何辅助材料影响。

2、电压特性1)、开路电压:用电压表直接测量的正、负极两端的电压。

E = V – I R2)、工作电压范围:2.75 ~ 4.2 volt。

3)、额定电压:3.6 volt。

4)、平均工作电压: 3.72 volt。

5)、影响电压特性的基本因素(1)、电极材料;(2)、电极配方;(3)、电池设计;4、工作电流:1)、电极的极化:由于电池电极上有电流通过,导致电极电位偏离平衡状态。

a、欧姆极化:电池材料的电阻影响。

b、电化学极化:得失电子的难易,导致电极电位偏离平衡状态。

c、浓差极化:由于离子迁移速度慢,导致电极电位偏离平衡状态。

2)、极化与电流的关系:ie < ir < ic2)、工作电流的确定:《 ic; 2-3 mA/cm2;3)、影响工作电流的因素(1)、电极配方,导电材料性能、用量、粘合剂用量。

(2)、极片的面积;(3)、极片压实密度;(4)、钝化膜的厚度;化学电源在实现能量的转换过程中,必须具有两个必要的条件:一. 组成化学电源的两个电极上进行的氧化还原过程,必须分别在两个分开的区域进行,这一点区别于一般的氧化还原反应。

二. 两电极的活性物质进行氧化还原反应时所需电子必须由外线路传递,这一点区别于金属腐蚀过程的微电池反应。

为了满足以上的条件,任何一种化学电源均由以下四部分组成:1、电极电池的核心部分,它是由活性物质和导电骨架所组成。

活性物质是指正、负极中参加成流反应的物质,是化学电源产生电能的源泉,是决定化学电源基本特性的重要部分。

钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元电池

钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元电池是当今最为常见和广泛应用的锂离子电池材料和电池种类。

它们的特性、优缺点和应用领域各有不同,本文将详细介绍它们的特点和应用。

一、钴酸锂1. 特性:钴酸锂是一种较早被用于锂离子电池正极材料的物质,具有高能量密度、稳定性和较好的导电性能。

2. 优点:其能量密度高,循环寿命长,较为成熟的生产工艺。

3. 缺点:成本高、安全性差、电池膨胀问题。

4. 应用领域:智能无线终端、笔记本电脑、无人机等领域。

二、锰酸锂1. 特性:锰酸锂是一种新型的锂离子电池正极材料,具有较高的比容量、良好的循环寿命和较低的价格。

2. 优点:比容量高、成本低、适合大容量需求的应用。

3. 缺点:安全性较差、循环寿命相对较短、容量衰减速度快。

4. 应用领域:电动车、储能系统、工业设备等领域。

三、磷酸铁锂1. 特性:磷酸铁锂是一种在锂离子电池正极材料中应用较为广泛的物质,具有良好的安全性、循环寿命和稳定性。

2. 优点:安全性好、循环寿命长、耐高温性能好。

3. 缺点:能量密度较低、价格较高。

4. 应用领域:电动汽车、电动自行车、储能系统等领域。

四、三元电池1. 特性:三元电池是近年来发展较快的新型电池种类,以其高能量密度、长循环寿命和较好的安全性而受到广泛关注。

2. 优点:能量密度高、循环寿命长、安全性好。

3. 缺点:成本高、生产工艺复杂。

4. 应用领域:电动汽车、储能系统、航空航天等领域。

钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元电池各有其独特的特性和应用领域。

随着新能源产业的快速发展,锂离子电池材料和电池种类的研究和发展也在不断向前推进,相信在未来的发展中,这些材料和电池种类还会有更大的突破和应用。

五、锂离子电池材料发展趋势1. 新型材料的研发:随着科技的不断进步,人们对于锂离子电池材料的研究也在不断进行。

目前,一些新型的正极材料如氧化钠、氧化镍和氧化钴铝等正逐渐成为研究重点,它们具有更高的能量密度和更好的循环寿命,成为未来发展的有力候选。

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锂电池氧化钴锂正极材料
锂电池氧化钴锂正极材料
常用的锂电池氧化钴锂为层状结构,结构比较稳定。在理想层状
LiCoO2结构中,Li+和Co3+各自位于立方紧密堆积氧层中交替的八
面体位置,a=0.2816nm,c=1.4056nm,c/a一般为4.899。但是实
际上由于Li+和CO3+与氧原子层的作用力不一样,氧原子的分布并不
是理想的密堆结构,而是有所偏离,呈现三方对称性 (空间群为R3m)。
在充电和放电过程中,锂离子可以从所在的平面发生可
逆脱嵌/嵌入反应。由于锂离子在键合强的CoO2层间进行二维运
动,锂离子电导率高,扩散系数为10的负7~10的负9cm2/s。另外
共棱的CoO6 的八面体分布使Co与Co之间以Co—O—Co形式发生
相互作用,电子电导率口芒亦比较高。锂的7Li(MAS)NMR谱信号与
碳酸锂的基本上相同。在 LiCoO2中,一般存在少量的无序结构,例
如O—Co—O片的旋转。经过多次充放电后,从三方O3相的表面开
始,不断转变为H1-3相和立方尖晶石相。
三方相和尖晶石相之间的取向关系为:{0001}三方相||<111>立方
相,<1120>
三方||<110>立方相。但是,由于晶胞参数不同,在转变过程中
存在应力,表面层发生蜕变,因此,尖晶石相的形成抑制LiCoO2 电
化学性能的体现。在充电状态时进行老化也可以改变粒子的表面及相
应的电化学性能。当然,过充时也会形成尖晶石相。例如充到4.7V时,
会导致不可逆容量和极化增加,动力学过程减慢,位错数量和内部应
力增加。
将LiCoO2 置于空气中或有潮气的环境中,表面形成高阻抗层,
影响可逆容量和循环性能。从7Li(MAS)NMR可以看出,表面的部分
锂离子被质子代替。通过高温处理 (例如550℃),可以将这些有害的
化学物质除去,恢复原有的优良电化
学性能。置于溶剂中浸泡后,LiCoO2 的结构会发生变化,锂会发
生脱嵌。纳米级LiCoO2在EC和DEC溶剂中浸泡时,也会发生化学
脱锂,形成没有电化学活性的Co2O3 和Co3O4。溶解的锂离子与
CO3+氧化的溶剂相结合,在LiCoO2 粒子表面生成一层厚的表面膜。
氧化钴锂的制备方法比较多,通常为固相反应。18650锂电池对
于氧化物
(Li2O和CoO)与O2进行反应而言,形成LiCoO2 的反应焓变在
25℃时为
-141.5kj/mol。固相反应一般是在高温下进行。但是在高温下离
子和原子通过反应物、中间体发生迁移需要活化能,必须延长反应时
间,才能制备出电化学性能均比较理想的电极材料。在制备过程中,
从低温到高温的转变过程中,存在两种相结构:层状结构和尖晶石结构。
在 400~500℃时两相共存,在600℃以上时基本上只能检测到层状结
构。与此同时,制备为了克服固相反应的缺点,可以采用溶胶-凝胶法、
喷雾分解法、沉降法、冷冻干燥旋转蒸发法、超临界干燥、喷雾干燥
法、微波、红外等方法进行改性。喷雾干燥法是先将锂盐与钴盐混合,
然后加入聚合物支撑体如PEG,然后进行喷雾干燥。一般而言,这样
制备的前驱
体材料结晶度低,不能直接作为锂二次电池的正极材料。但是锂
和钴的混合比较均匀,可以在此基础上再进行高温热处理。
溶胶-凝胶法是将有机或无机化合物经过溶液、溶胶、凝胶等过程
而发生固化,然后热处理制备固体氧化物等的方法之一,是湿化学方
法中新兴的一种方法。为了更好地控制粒子大小及结构的均匀性,可
加入有机酸作为载体,如草酸、酒石酸、丙烯酸、柠檬酸、聚丙烯酸、
腐殖酸、聚 (乙烯吡咯烷酮)、2-乙基己酸、琥珀酸等。在形成的凝胶
中,由于酸上的氧与钴离子和锂离子结
合,因此不仅可以保证粒子在纳米级范围内,而使锂与钴在原子
级水平发生均匀混合,在较低的合成温度下就可以得到结晶性好的氧
化钴锂;同时也不像固相反应那样需要长时间加热。
当然,也可以采用溶胶-凝胶法先得到球形CO(OH)2,然后再与
LiOH、NH4HCO3反应,得到球形LiCOO2。由于是球形结构,松装
密度和振实密度比较高,分别可达1.9g/cm3和2.8g/cm3。其它方法
包括微波合成法、机械化学法等。
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