锂离子蓄电池正极材料LiNi_1_yCo_yO_2的研究

综　　述

锂离子蓄电池正极材料LiNi1-yCoyO2的研究

赵煜娟,　陈彦彬,　杜翠薇,　余仲宝,　刘庆国

(北京科技大学固体电解质研究室,北京100083)

摘要:从材料的结构、合成、电化学性能、热稳定性和贮存性能几个方面综述了LiNi1-yCoyO2材料近期的研究开发状况。

LiNi1-yCoyO2不仅具备了LiCoO2的特性(易合成、性能稳定),更兼有LiNiO2的高比容量、低成本之优点。而且在充放

电过程中LiNi1-yCoyO2没有发生纯的LiNiO2材料所经历的三次相变,。同时LiNi1-yCoyO2的不可逆容量可以为负极SEI膜的形成提供Li源,。LiNi1-yCoyO2的再掺杂,进一步改善了材料的稳定性。实践表明,以LiNi1-yCoyO2。关键词:锂离子蓄电池;正极材料;LiNi1-yCoyO2;中图分类号:TM912.3　　)0120056205

Study-yO2scathodematerialforlithiumionbatteries

ZHAOYu2juan,CHENYan2bin,DUCui2wei,YUZhong2bao,LIUQing2guo

(LaboratoryonSolidStateIonics,BeijingUniversityofScienceandTechnology,Beijing100083,China)

Abstract:Thestate2of2artsofrecentdevelopmentonLiNi1-yCoyO2materialwerereviewedaccordingtoitsstructure,synthesis,electrochemicalproperty,thermalstabilityandstorageperformance.Thematerialinte2gratesthepropertyofLiCoO2,suchaseasysynthesisprocess,stableproperty,etc.,withtheadvantagesofLiNiO2,suchashighspecificenergyandlowcost.Itscyclicperformanceisalsogoodbecausethereisnophasetransformationonitduringcharge/dischargecycles.Moreover,itshighirreversiblecapacitycanbeusedtocom2pensatethelithiumconsumptionfortheformationofSEIfilmoncarbonanode,thustheadditionalloadofcathodeisdecreased.Thethermalstabilityofthematerialisalsoimprovedbythere2dopingofothertransitionalmetalioninit.Accordingtopractice,thelithiumionbatterywithLiNi1-yCoyO2ascathodematerialhasgoodcomprehensiveperformance.Furthermore,greateffortsshouldbemadetoimprovethespecificcapacity,stabili2ty,cyclicperformanceofthematerialandtominimizeitsirreversiblecapacity.

Keywords:lithiumionbattery;cathodematerial;LiNi1-yCoyO2;electrochemicalproperties;thermalstability

　　在目前广泛应用的锂离子蓄电池中,由于钴的自然资源有限、价格昂贵,从而使LiCoO2材料及其电池的使用受到局限。因此研究和开发高性能、低价格的正极材料成为锂离子蓄电池进一步发展和大规模应用的关键。

　　LiNiO2被认为是LiCoO2的最具竞争力的替代材料之一。其理论容量与LiCoO2接近,实际容量已达190～210mAh/g,远高于LiCoO2,且其自放电率低,对环境无污染。尤其是比Li2

CoO2更具有价格和资源上的优势。但LiNiO2合成条件苛刻,

　　其中钴掺杂的锂镍氧化物LiNi1-yCoyO2表现出更为优异的综合性能。由于钴和镍是位于同一周期的相邻元素,具有相似的核外电子排布,且LiCoO2和LiNiO2同属于α2NaFeO2型化合物,因此可以将钴、镍以任意比例混合并保持产物的α2

NaFeO2型层状结构。LiNi1-yCoyO2兼备了Co系和Ni系材料

的优点:制备条件比较温和、材料的成本较低、同时电化学性能及循环稳定性优良,已经引起了研究者的广泛兴趣。本文从材料的结构、合成、电化学性能、热稳定性和贮存性能几个方面综述了LiNi1-yCoyO2化合物近期的研究开发状况。

1　结构

热稳定性较差,易引起安全性问题。因此人们试图在LiNiO2中添加Co、Mn、Ga、F、Al等元素以增强材料的稳定性,提高其充放电容量和循环寿命。

　　收稿日期:2001201218

),女,河南省人,博士生,主要研究方向　　作者简介:赵煜娟(1974—

　　LiNi1-yCoyO2(0≤y≤1)的结构与LiNiO2类似,具有α2

NaFeO2型层状结构(属R23m空间群),理想化学计量的Li2Ni1-yCoyO2化合物的结构是由共边(Ni,Co)O6八面体构成的(Ni,Co)O2层堆积而成,Li+和Ni3+、Co3+分别占据氧立方密堆

为锂离子蓄电池。

),female,candidateforPhD.　　Biography:ZHAOYu2juan(1974—

积的八面体位置3a和3b。

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