锂离子电池正极材料与工艺

NO. 0721 锂离子电池原理简介锂电池原理正极反应：LiCoO2→ Li1-xCoO2+xLi++xe-负极反应：C+xLi++xe-→CLix总反应：LiCoO2+C→ Li1-xCoO2+CLix在液态锂离子电池首次充放电过程中，电极材料与电解液在固液相界面上发生反应，形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层。形成的层钝化膜能有效地阻止溶剂分子的通过，但Li+却可以经过该钝化层自由地嵌入和脱出，具有固体电解质的特征，因此这层钝化膜被称为“固体电解质界面膜”（solid electrolyte interface），简称SEI。电压能量密度循环寿命倍率正极材料负极材料电解液隔膜反应吉布斯自由能负值（ Δ G=-nFE）较低的分子量；能嵌入大量的Ｌi+Ｌi+的嵌入脱出结构变化小良好的导电性LiCoO2/LiMn2O4/LiFePO4/NCM/NCA脱Li+的氧化还原电位低Ｌi+的嵌入脱出结构变化小嵌Li+电位在1.2V以下（形成SEI膜）Li+的嵌入脱出电极电位变化小良好的导电性碳材料（天然石墨、人工石墨、中间相碳微球)，钛酸锂（Li4Ti5O12）电导率高，一般在3x10-3~2x10-2cm-1电化学窗口宽，热稳定性好，化学稳定性好，抗氧化性好对Li+具有较好的溶剂化性能无毒，蒸汽压低，安全LiPF6、锂盐（以C、N或者B为中心的锂盐，LiBOB）、有机溶剂（碳酸乙烯脂）在电解液中具有良好的化学稳定性及一定的机械强度对Ｌi+的移动阻碍小（内阻），对孔径和孔隙率的要求良好的绝缘体，并能阻挡从电极上脱落物质微利和枝晶的生长聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃微孔隔膜2 锂离子电池正极材料简介2.1 锂离子电池正极材料分类结构六方层状结构LiCoO2NCMNCAxLi2MnO3·(1-x)LiMnyM1-yO2尖晶石结构(LiMn2O4)聚阴离子结构(LiFePO4)2.2 晶体学结构简介八面体间隙 四面体间隙2.2 晶体学结构简介2.3 LiCoO2（层状）O3较O2，Li离子扩散克服能垒低，CO与Li混排需克服较高的能垒。O3-LiCoO2结构：O原子为立方密堆积结构（ABCABC……）Li与Co原子沿C轴方向交替占据八面体位置，且共边（ α –NaFeO2）,属于六方晶系(三轴等长，任意