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锂离子电池正极材料的缺点简介

2022.8.26

  比如LiCoO2由于Co价格昂贵,耐过充性差,克容量发挥有限;LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2存在压实密度低、与电解液的兼容性差、软包中胀气等问题;LiMn2O4高温循环和高温存储不佳;LiFePO4存在低温、产品一致性、ZL权等问题。随着手机、平板等消费电子产品电池正日益轻薄化发展,追求更高能量密度正极材料成为锂离子电池发展的热点。而体积能量密度=放电容量×放电电压平台×压实密度,2012年9月前只有LiCoO2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2高能量密度正极材料使用在消费电子产品电池中;由于LiCoO2安全性差,更安全、更廉价的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2逐渐成为正极材料发展的热点。

  然而,LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2在消费电子产品电池的应用存在以下瓶颈:第一,高电压循环问题,与电解液的兼容性差,LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2在扣式电池(负极为锂片)4.5伏高电压下循环性能良好,而在全电池(负极为人造石墨)4.4伏循环时的容量衰减很快;第二,高温存储问题,由于Ni对电解液有很强的氧化性,软包电池在高温存储时,产气较大;为解决上述问题,需要对材料进行表面改性处理,中国国内外很多文献和ZL报道了Al2O3、AlPO4、ZrO2、TiO2、B2O3等氧化物包覆正极材料,他们认为包覆提高正极材料的表面结构稳定性,改善高电压下的循环性能;降低了正极材料对电解液的氧化,抑制高温产气,但是效果有限。同时会带来负面效果,因为包覆的金属氧化物为非电化学活性材料,传导锂离子性很差,包覆后会牺牲正极材料的克容量和放电电压平台,一定程度上降低了正极材料的能量密度。发现使用正极材料包覆有效克服了上述缺点,从而用一种正极材料包覆另一种正极材料成为包覆的热点。

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