导图社区 锂离子电池正极材料(1)
锂离子电池不能够过度充电，即当电池电量洋溢之后最多再停留半小时左右，否则充电时间过长会使电池功能发挥不良，影响电池的寿命。
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锂离子电池正极材料
发展历程
锂一次电池：发电后不能再复原的电池，是一种高能化学原电池
锂二次电池：可反复进行充放电以使用的电池
简介
相关概念
比容量
充放电倍率
循环稳定性
优点
①工作电压高。钴酸锂锂离子电池的工作电压为3.6V，锰酸锂锂离子电池的工作电压为3.7V，磷酸铁锂锂离子电池的工作电压为3.2V，而镍氢、镍镉电池的工作电压仅1.2V
②能量密度高。锂离子电池正极材料的理论能量密度可达200W·h／kg以上，实际应用中由于不可逆容量损失，能量密度通常低于这个数值，但也可达140W·h／kg，该数值仍为镍镉电池的3倍，镍氢电池的1．5倍。
③循环寿命长。目前，锂离子电池在深度放电情况下，循环次数可达1000次以上；在低放电深度条件下，循环次数可达上万次，其性能远远优于其他同类电池。
④自放电小。锂离子电池月自放电率仅为总电容量的5％～9％，大大缓解了传统的二次电池放置时由自放电所引起的电能损失问题。
⑤无记忆效应
⑥环保性高。相对于传统的铅酸电池、镍镉电池甚至镍氢电池废弃可能造成的环境污染问题，锂离子电池中不包含汞、铅、镉等有害元素，是真正意义上的绿色电池。六、锂离子电池的应用状况随着移动电子设备的迅速发展和能源需求的不断增大，人们对锂离子电池的需求也越来越大。锂离子电池的高容量、适中的电压、广泛的来源以及其循环寿命长、成本低、性能好、对环境无污染等特点，决定了它不仅可以应用于移动通信工具，还可能成为现在正迅速发展的电动汽车的动力电源。锂离子电池的使用类别见表3－5。
缺点
锂离子电池的衰老问题，他的衰老原由与其他电池有着分明的不同，即与使用次数无关，而是随着温度的升高而衰老，所以在电流高，温度高的电子产品中，锂离子电池的寿命就会比较短。
锂离子电池不耐受过放，过放电的时候，电极脱嵌过多锂离子，会缩短电池的寿命。此外，由于出厂新产品不同等等原由，使锂离子电池的回收也有一定的问题与困难。
主要组成
正极材料
三元正极材料
三元锂电池的最大特点就是单位电能比较大，这是与磷酸铁锂电池相比的结果。但是三元锂电池的一个较大缺点是受到撞击和高温时起火点较低。所以对三元锂电池的保护要求很高，以防意外。
主要作用和优点如下
Co3+：减少阳离子混合占位，稳定材料的层状结构，降低阻抗值，提高电导率，提高循环和效率性能
Ni2+：可提高材料的容量（提高材料的体积能量密度），而由于Li和Ni相似的半径，过多的Ni也会因为与Li发生位错现象导致锂镍混排，锂层中镍离子浓度越大，锂在层状结构中的脱嵌越难，导致电化学性能变差。
Mn4+：不仅可以降低材料成本，而且还可以提高材料的安全性和稳定性。但过高的Mn含量会容易出现尖晶石相而破坏层状结构，使容量降低，循环衰减。
钴酸锂
优点：具有良好的电化学性能和加工性能
缺点：循环寿命短，安全性能差
锰酸锂
优点：资源丰富，成本低，无污染，安全性能好
缺点：比容量较低，循环性能较差
磷酸铁锂
优点：价格低廉，环境友好，安全性能较高
缺点：能量密度低
负极
镉膜
电解液
外壳
工作原理
充电：负极处于富锂态，正极处于贫锂态
放电：负极处于贫锂态，正极处于富锂态
结构分类
层状结构
优点：容量高 电压高 循环性能优
缺点：价格高 安全性能差
制备方法
固相合成法
高温固相法
微波合成法
自蔓延高温合成法
低热共相法
软化学法
共沉淀法
喷雾干燥法
水热法
溶胶凝胶法
多相氧化还原法
改性
体相掺杂
阳离子掺杂
阴离子掺杂
复合掺杂
包覆
氧化镁
氧化铝
氧化锰钾
镍基正极材料
缺点：循环性能差 热稳定性安全性差 贮存性能差
钴掺杂
锰掺杂
钛掺杂
用氟离子和硫离子代替氧离子
抑制高充电电位时电解液的分解以及金属离子的容出降低电化学活性物质颗粒的表面被破坏甚至脱落或溶解
保持颗粒间良好物理和电子接触，使电极的电荷传输电阻增长缓慢
尖晶石结构
LiMn2O4
优点：资源丰富，价格便宜，成本低，安全性能好，无环境污染
缺点：循环寿命低，容量低
橄榄石结构
LiFePO4
优点：来源广泛，价格低廉 安全性能好 循环寿命长
缺点：电子电导率，离子电导率低
