復(fù)合正極材料及其在鋰離子電池中的應(yīng)用.pdf

1、目前，商業(yè)上廣泛應(yīng)用的鋰離子正極材料主要有LiCoO2(LCO)層狀材料、尖晶石型LiMn2O4(LMO)材料、橄欖石型LiFePO4(LFP)材料和Li[NiCoMn]O2(NCM)三元層狀材料。它們有各自的優(yōu)點(diǎn)，但也存在相應(yīng)的缺點(diǎn)。LMO具有三維鋰離子通道，工作電壓較高，資源豐富成本較低，環(huán)境友好污染小，尤其是安全性較好，是理想的鋰離子動(dòng)力電池正極材料。然而，LMO可逆循環(huán)容量(110～120 mAh/g)偏低，且充放電循環(huán)過(guò)程中由

2、于錳的溶解、電解液分解以及Jahn-Teller效應(yīng)等原因，容量衰減較快。為此，論文引入高容量的第二正極材料，在正極中形成微電池，減少了LMO材料顆粒表面Li+的富集，抑制Jahn-Teller效應(yīng)以保持LMO晶體結(jié)構(gòu)的完整，從而獲得比容量高、長(zhǎng)循環(huán)壽命的鋰離子電池正極材料。
　　研究結(jié)果表明，由高電位LMO與低電位LFP、LCO、NCM材料組成的復(fù)合材料，具有比LMO更高的比容量和更好的循環(huán)壽命。復(fù)合材料放電時(shí)Li+先嵌入高電位

3、LMO，再向低電位材料遷移，LMO顆粒表面富集的Li+嵌入低電位材料，減少了LMO材料顆粒表面Li+的富集，穩(wěn)定材料結(jié)構(gòu)，抑制其產(chǎn)生畸形應(yīng)變。充電過(guò)程中，Li+從低電位材料脫嵌，高電位LMO的Li+，再向低電位材料遷移，形成一種“階段脫鋰”過(guò)程，達(dá)到充電緩沖的目的，從而提升材料的充放電循環(huán)性能。
　　優(yōu)化后的LMO-NCM復(fù)合材料表現(xiàn)出比容量高、倍率性能好、長(zhǎng)循環(huán)壽命的優(yōu)異綜合性能。經(jīng)過(guò)放大實(shí)際生產(chǎn)出了電池模塊，其安全性能和電化學(xué)