02正极材料
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一、层状结构材料LiCoO2
2、LiCo02/Li组成的纽扣电池
负极电路
负极盖 负极
隔膜
密封圈
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二、LiNiO2正极材料
1、LiNiO2的性质
LiNiO2属于三方晶系，Li与Ni隔层分布占据于氧密堆 积所形成的八面体空隙中，因此具有2D层状结构， 充放电过程中该结构稳定性的好坏决定其化学性能 的优劣。层状化合物的稳定性与其晶格能的 大小有 关 。 理 论 比 容 量 为 274mAh/g ， 实 际 可 达 到 180mAh/g以上，远高于LiCoO2，具有价廉、无毒等 优点，不存在过充电现象。
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二、LiNiO2正极材料
2、LiNiO2目前存在的问题及解决方法 结果表明，Al掺杂可以起到稳定结构、提高 材料电位和比容量的作用。降低材料合成时对氧 气气氛的依赖程度。为了提高电导率，对材料进行Mg掺杂。使得材料的电导率得到提高， 达到了实用水平。电化学实验表明， 掺杂Mg的材料的工作电压和比容量明显提高，循环性 能得到较大改善。但与实际应用还存在一定差距。
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锂离子电池正极材料研究现状 大多数可作为锂离子电池的活性正极材料是含锂的过渡金属化合物，而且以氧化物为主。目前已 用于锂离子电池规模生产的正极材料为LiCoO2。
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一、层状结构材料LiCoO2
1、LiCo02的基本性质
LiCoO2,是锂离子电池中一种较好的正极材料，具有工作电压高、放电平稳、比能量高、循环性能 好等优点，适合大电流放电和锂离子的嵌入和脱出，在锂离子电池中得到率先使用。此外，由于 它 较 易 制 备 而 成 为 目 前 唯 一 已 实 用 于 生 产 的 锂 离 子 电 池 正 极 材 料 LiCoO2, 的 实 际 容 量 约 为 140mAh/g,只有理论容量(275mAh/g)的约50%，且在反复的充放电过程中，因锂离子的反复嵌入 和脱出，使活性物质的结构在多次收缩和膨胀后发生改变，导致LiCoO2内阻增大，容量减小。
新能源材料与技术
New Energy Materials& Technology
2020.8
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弘德明志 博学笃行
目录
CONTENTS
01 绪论 02 锂离子电池材料 03 太阳能电池材料 04 燃料电池材料 05 核能材料
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目录
CONTENTS
01 锂离子电池概述 02 正极材料 03 负极材料 04 隔膜材料 05 电解质
02正方法 （2）低温固相合成法 为克服高温固相合成法的缺陷，近年来发展了多种低温合成技术。如将钴、锂的碳酸盐按照化 学计量比充分混合，在己烷中研磨，升温速率控制在50℃ h-1，在空气中加热到400℃ ，保温一 周，形成单相产物。结构分析表明大约有6%的钴存在于锂层中，具有理想层状和尖晶石结构的 中间结构。
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02 正极材料
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正极材料概述 正极材料是锂离子电池的重要组成部分，在锂离子充放电过程中，不仅要提供正负极嵌锂化合物 往复嵌入/脱嵌所需要的锂，而且还要负担负极材料表面形成SEI膜(solid electrolyte interphase，固 体电解质相界面膜)所需的锂。此外，正极材料在锂离子电池中占有较大比例(正负极材料的质量 比为3:1~4:1)，故正极材料的性能在很大程度上影响着电池的性能，并直接决定着电池的成本。
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一、层状结构材料LiCoO2
4、 LiCoO2的制备方法 （1）高温固相合成法
传统的高温固相反应以锂、钴的碳酸盐、硝酸盐、醋酸盐、氧化物或氢氧化物等作为锂源和钴 源，混台压片后在空气中加热到600～900°C甚至更高的温度，保温一定时间。为了获得纯相且 颗粒均匀的产物，需将焙烧和球磨技术结合进行长时间或多阶段加热。高温固相合成法工艺简 单，利于工业化生产。但它存在着以下缺点:(1)反应物难以混合均匀，能耗巨大。(2)产物粒径较 大且粒径范围宽，颗粒形貌不规则，调节产品的形貌特征比 较困难。导致材料的电化学性能不 易控制。
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一、层状结构材料LiCoO2
1、LiCo02的基本性质
高温制备的LiCo02具有理想层状的α-NaFe02型结构，属 于六方晶系， 空间群; a=0.282nm,c=1.406nm, 氧原子 以ABCABC方式立方密堆积排列，Li+和Co2+交替占据层间 的八面体位置。 Li+离子在LiCo02中的室温扩散系数在1011~10-12m2/s之间。Li+的扩散活化能与Li1-xCoO2中的x密 切相关。在不同的充放电态下，其扩散系数可以变化几 个数量级。
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二、LiNiO2正极材料
2、LiNiO2目前存在的问题及解决方法 存在的问题 (1）制备困难。 (2）结构不稳定，易生成Li1-yNi1+yO2。使得部分Ni位Li层中，降低了Li离子的扩散效率和循环 性能。 主要解决办法 利用Co、A1、Mg等元素掺杂替代，稳定结构，提高电位、比容量和循环性能。改善制备工 艺、降低合成条件。我们对利用Al掺杂替代的LiNi1-xA1x02材料的结构和性质进行了研究。
正极
正极电路
正极壳
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一、层状结构材料LiCoO2
3、 LiCoO2目前存在的问题及解决方法 存在的主要问题 （1）实际比容量与理论值275mAh/g有较大差距; (2）资源匮乏，成本高; (3）有环境污染。 主要解决办法 利用Ni、Al等元素掺杂替代，稳定结构，提高电位和比容量，降低成本。
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二、LiNiO2正极材料
与LiCoO2相比，LiNiO2因价格便宜且具有高的可逆容 量，被认为最有希望成为第二代商品锂离子电池材 料LiCoO2,按LiCoO2制备工艺合成LiNiO2所得到材料的 电化学性能极差，原因在于LiCoO2属于其晶格参数 为 群，ah=0.29,ch=1.42nm, ch/ah=4.9, 属于六方晶系， 且和立方晶系相应值接近，说明镍离子的互换位置 与LiCoO2相比对晶体结构影响很小。而(3a)(3b)位置 原子的互换，严重影响材料的电化学活性。