【《锂离子电极材料的研究进展》1000字】

锂离子电极材料的研究进展1正极材料锂离子电池的能量密度来源于它的两个至关重要组成部分：正极材料和负极材料。正极材料是锂离子电池的关键组成，作为锂离子电池中含锂的组分，正极材料的性质直接决定了电池的性能是否优异。20世纪90年代,人们开始成功了研究用钴酸锂作为正极、碳作为负极的锂离子二次电池并且商业化生产，从此开启了对锂离子正极材料的探索。目前世界范围内已进入商业化的正极材料包括钴酸锂(LCO)、三锰酸锂(LMO)和磷酸铁锂(LFP)等。作为锂离子电池正极材料，应该具备以下条件：1、有较高的氧化还原电位，以确保电池较高的工作电压和能量密度；2、有较高的锂离子扩散速率和电导率，保证锂离子和电子的快速通过；3、有较好的结构稳定性，以保障电池的循环稳定性；4、有较好的化学稳定性，并且不与电解质等发生明显的化学反应。目前正极材料的研究主要是对六方层状结构LiMO2化合物(LiCoO2，LiNiO2和LiNixCoyMn1-xO2)、尖晶石型LiM2O4结构的化合物(LiMn2O4)以及橄榄石型LixMPO4化合物(M=Fe、Mn、V、Ni、Co)等。常见正极材料如表1.1所示。表1.1常见正极材料性能对比晶型组成理论容量/(mAhg-1)容量(0.1C)与工作电压(vs.Li/Li+)成本层状LiCoO2274185(3.0～4.45V)高LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2278160(2.8～4.3V)中LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2276205(2.8～4.3V)中LiNi0.8Co0.15Al0.05O2279200(2.8～4.3V)中Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2378>250(2.0～4.8V)较低尖晶石LiMn2O4148120(3.0～4.3V)低LiNi0.5Mn1.5O4147125(3.0～4.9V)低聚阴离子LiFePO4 170150(2.5～4.2V)低Li3V2(PO4）3132(2Li+)197(3Li+)130(3.0～4.3V)低LiVPO4F156140(2.5～4.4V)低2负极材料图1.2锂离子电池负极材料储锂机制示意图负极材料作为锂离子电池的重要组成部分，是影响电池性能的关键因素之一，在近年来受到广泛的研究。现有的锂离子电池主要是石墨负极材料，其理论比容量为372mAh/g。然而目前市场上的高端石墨材料的比容量已经能够达到360-365mAh/g，因此石墨已经没有更大的发展空间[11]。为满足更高的能量密度需求，必须研究开发高性能负极材料。理想的负极材料应满足以下要求[12]：(1)锂离子在负极材料中的电化学反应电位较低，从而使电池拥有较高的输出电压；(2)应具备强大的储锂能力，使电池具有较高的充放电容量，并且在进行电化学反应时，材料结构变化较小，保证电池具有良好的循环稳定性；(3)进行电化学反应时，电压平台的变化应尽可能小，保证电池工作电压的稳定；(4)具备较高的离子/电子电导率，在大电流下循环时具有较高的容量保持率，能够应对快速充放电的使用场景；(5)能够在负极表面形成稳定的SEI膜；(6)具有价格便宜、制备方法简单、环保无污染等特点。图1.3为下一代新型锂离子电池负极材料的示意图[13]，图中清楚表明了各种新型负极材料的氧化还原电位及相应的理论比容量。目前