動力電池正極材料安全性綜述

1、動力鋰電池正極材料綜述動力鋰電池正極材料綜述一、電動汽車對動力電池的要求一、電動汽車對動力電池的要求從宏觀上來說，動力電池在電動汽車的發(fā)展中需要做到從宏觀上來說，動力電池在電動汽車的發(fā)展中需要做到“由少到由少到多”和“由多到少由多到少”的兩個變化。的兩個變化。所謂所謂“由少到多由少到多”，指的是要求動力電池在電動汽車的動力能源，指的是要求動力電池在電動汽車的動力能源中所占的比重，應(yīng)該逐步增加。也就是說，電動汽車中所占的比重，應(yīng)該逐步增加

2、。也就是說，電動汽車二、動力電池對電池正極材料的要求二、動力電池對電池正極材料的要求三、幾種動力電池正極材料的比較三、幾種動力電池正極材料的比較1、材料的化學(xué)特性。熱穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、導(dǎo)電特性。、材料的化學(xué)特性。熱穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、導(dǎo)電特性。2、材料的技術(shù)成熟度。、材料的技術(shù)成熟度。3、材料的成本。、材料的成本。4、材料的批量生產(chǎn)可行性。、材料的批量生產(chǎn)可行性。錳酸鋰材料錳酸鋰材料錳酸鋰是尖晶石的晶體結(jié)構(gòu)，具有三維隧道結(jié)構(gòu)，是三維鋰

3、離錳酸鋰是尖晶石的晶體結(jié)構(gòu)，具有三維隧道結(jié)構(gòu)，是三維鋰離子導(dǎo)體。子導(dǎo)體。尖晶石型尖晶石型LixMn2O4中Mn2O4骨架是一個利于骨架是一個利于Li擴(kuò)散的四面擴(kuò)散的四面體晶格體晶格8a和八面體晶格和八面體晶格16c共面而構(gòu)成的互通的三維離子通道。共面而構(gòu)成的互通的三維離子通道。中保持不變。這類正極化合物主要有中保持不變。這類正極化合物主要有LICooZ、LINioZ、Li[NiCoMnloZ、LIMnZo以及以及LIFePO等，負(fù)等，負(fù)

4、極主要有碳材料、金屬氧化物，多元鋰合金等。極主要有碳材料、金屬氧化物，多元鋰合金等。具有尖晶石結(jié)構(gòu)的具有尖晶石結(jié)構(gòu)的LIMnZO4，為，為F辦m立方晶系，氧離子為立方晶系，氧離子為面心立方密堆積，其晶體結(jié)構(gòu)示意圖如圖面心立方密堆積，其晶體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1一2所示。每個錳酸鏗所示。每個錳酸鏗晶胞中包含晶胞中包含8個LIN山204分子，其中含有分子，其中含有8個鏗離子，個鏗離子，16個錳離個錳離子，子，32個氧離子。根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)學(xué)理論，在球

5、的最密堆積中四面體個氧離子。根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)學(xué)理論，在球的最密堆積中四面體空隙數(shù)為球數(shù)的空隙數(shù)為球數(shù)的2倍，八面體空隙數(shù)與球數(shù)一致，所以一個尖晶石倍，八面體空隙數(shù)與球數(shù)一致，所以一個尖晶石LIMn204晶胞由晶胞由32個氧離子構(gòu)成面心立方最密堆積，形成了個氧離子構(gòu)成面心立方最密堆積，形成了64個四面體空隙和四面體空隙和32個八面體空隙。個八面體空隙。8個鏗離子占據(jù)了四面體空隙個鏗離子占據(jù)了四面體空隙(sa)的18，16個錳離子占據(jù)了八面體空

6、隙個錳離子占據(jù)了八面體空隙(16d)的12，其中，其中Mn3十，十，和Mn4十各占十各占1半，剩余的半，剩余的56個四面體空隙個四面體空隙(8b及48f)和16個八個八面體空隙面體空隙(16c)為全空。因而為全空。因而LIMn204中的中的【Mn」204框架為鏗離框架為鏗離子的脫嵌提供了一個由四面體和八面體框架構(gòu)成的三維隧道結(jié)構(gòu)，子的脫嵌提供了一個由四面體和八面體框架構(gòu)成的三維隧道結(jié)構(gòu)，在電化學(xué)反應(yīng)中，鏗離子能夠在這些空腔中快速遷移，因

7、此材料具在電化學(xué)反應(yīng)中，鏗離子能夠在這些空腔中快速遷移，因此材料具有能夠承受大電流充放的特征。充電時，銼離子從有能夠承受大電流充放的特征。充電時，銼離子從sa位置脫出，位置脫出，Mn3Mn升比例變小，最后變成補(bǔ)升比例變小，最后變成補(bǔ)MnoZ，只，只氧化溫度是指材料發(fā)生氧化還原放熱反應(yīng)的溫度是衡量材料氧化能力的重要指標(biāo)溫度越高表明其氧化能力越弱。下表列出了主要的四種正極材料的氧化放熱穩(wěn)定:從表中可以看出鈷酸鋰(包括鎳鈷錳酸鋰)很活潑具有很