锂离子电池正极材料的研究现状与展望（P1018）.pdfVIP

10 中国·长沙 2005年5月 中国储能电池与动力电池及其关键材料学术研讨会 锂离子电池正极材料的研究现状与展望 唐致远，刘国强，卢星河，张娜 (天津大学化工学院应用化学系 天津300072) 1．前言 随着人类社会的进步，高科技范畴的空间技术、移动通信、航空航天、信息产业及军事军备等 领域的快速发展带动了高储能、高性能化学电源(电池)的高速研究与开发。由于锂是已知元素中 电负性最低和质量最轻的金属元素，理论上由锂组成的电池具有开路电压高、质量(或体积)比容量 大等特性。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[11后，迅速在化 学电源界掀起的研发热潮体现了锂离子电池的强劲发展势头和巨大潜力。锂离子二次电池的开路平 均电压高达3．7V，而镍镉、镍氢二次电池的开路电压仅为1．2V。锂离子二次电池的质量比容量是镍 镉二次电池的约2．5倍(镍氢的1．5倍)，已广泛应用于移动电话、笔记本电脑、摄像机等便携式电器 中，不久也将进入商业化动力电池领域。已商品化或正在开发的品种有金属锂电池和锂离子电池两 大类(表1)，锂离子电池因性能优越更具发展前景。作为锂离子电池重要组成部分的正极材料自然 也就成为当前该领域研究的热点之一。 表1金属锂电池和锂离子电池比较一览表 of Table1 Hthium andUthium-ion Comparisonbattery battery 电池类型金属锂电池 锂离子电池 与负极材料及锂离子电池的其它组成部分相比，由于电化学性能(稳定性、安全性、高温性能 和比容量)及价格等因素，正极材料已成为锂离子电池的研究重点。现已开发的正极材料主要有 在已开发的上述材料体系中：Li-Co-O因其电化学容量高、循环特性好、能量密度大等优点最早商 业化，现仍是锂离子电池的主要材料；Li-Ni．O材料虽理论能量密度高，但因循环性能差、安全性 低及稳定性差等因素仍停留在实验室研究阶段；Li-Mn—O系列材料以其原材料资源丰富、成本低 (Mn／Co约为1／40--q／20)、安全性好、无环境污染、易制备等优点成为当前的研究热点13’4J。 一中国。长沙 2005年5月 中国储能电池与动力电池及其关键材料学术研讨会 l】 表2 三种主要锂离子电池正极材料比较一览表 2 ofthreeCathodematerials Comparison forlithium-ion ．．．．．．Table battery 正极材料LiC002 LiNi02Lil+。V308 Lil+xTi03LiFeP04LiMn02LiMn204 ot-NaFe02型ot-NaFe02单斜晶系 斜方、单斜、 尖晶石 结晶类型 一 正交晶系 (层状) 型(层状) (层状) 六方三种晶系 型 Pmnm、 晶胞类型 六方彤概 六方R3mP21m 锐钛型橄榄石型 C2／m、R3m立方Rd3m 三种 平均工作电压 约3．6 约3．8 1．7～3．6 ～3．4 ～3，～4 约3．6 N 理论比容量