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火狐直播:解析锂离子正极资料的现在和未来
来源:火狐app下载 作者:火狐体育在线 更新于:2023-01-05 08:05:36 阅读: 165

  LCO正极资料是由Goodenough初次提出,而且由Sony首要将其并成功商业化。长处是高比容量,高电压,低自放电现已杰出的循环功用,至今仍广泛运用。首要的缺陷是本钱高,热安稳性差和高倍率和深循环的容量的快速衰上。

  热安稳性差是指高温150℃状况下正极LCO结构被损坏开释出许多的热构成电池热失控起火爆破。LCO是现在商业化正极资猜中热安稳性最差的。

  尽管热安稳性也在很大程度上取决于非资料要素,例如电池规划和电池尺度,但由于开释的氧和有机资料之间的放热反响,LCO一般阅历超越200℃的热失控。深循环(脱锂电位4.2V以上,意味着大约50%以上的Li脱出)导致晶格畸变然后恶化循环功用 。

  对LCO的改性方面:对许多不同金属(Mn, Al, Fe, Cr)作为钴掺杂剂/部分代用品进行过研讨,尽管证明有一些作用,但对功用的进步有限。各种金属氧化物的涂层(Al2O3, B2O3, TiO2, ZrO2),由于他们的机械和化学安稳功可以削减LCO的结构改变和与电解质的副反响,增强的LCO安稳性,乃至对深循环功用特性有必定改进。

  LNO具有和LiCoO相同的晶体结构和275mAh/g的相似理论比容量,与LCO比较首要在本钱上低许多,可是LNO的问题在于Ni2+有代替Li+的倾向,在脱嵌Li的进程中会堵住Li的分散通道。安全性和安稳性方面LNO比LCO更简单构成热失控。别的改性上可以在高SOC条件下的热安稳性差可经过Mg掺杂来改进 ,添加少数Al能进步其热安稳性和电化学功用.

  LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 (NCA)现在现已被商业化运用,例如松下为Tesla开发的动力电池。其长处在于具有较高的比容量200mAh/g和相对LCO更好的日历寿数。但在国内刚刚处于起步阶段。关于其失效形式在于其在高温下(40-70℃)由于SEI和微裂纹的成长导致容量衰减,当然NCA这种资料从组成到电池出产对产线的环境操控要求极为严苛,在国内大规划运用还需要时日,咱们拭目而待。

  LMO由于其安稳性和较低的本钱优势也得到了广泛的运用,可是其首要缺陷是较差的循环功用,原因是在Li脱出的进程中其层状结构有变为尖晶石结构的趋势和循环进程中Mn的溶解的晦气影响。

  详细讲是由于Mn3+的歧化反响构成Mn2+和Mn4+,2价Mn离子可以溶解在电解质中损坏负极的SEI,一切含Mn的正极都存在这个反响。伴随着含Mn电极的电池老化,电解质和负极中Mn的含量逐步添加,石墨负极阻抗变大。但比照LTO负极没有明显的改变(如下图中赤色曲线),这是由于LTO负极的电位高于石墨负极。在改性方面一般选用阳离子参杂改进LMO的高温循环安稳性。

  别的值得一提的是与NCA相似的高Ni三元资料(LiNi0.8 Co0.1 Mn0.1 O2)有更高的能量/功率密度(可以在高Ni含量下会有更多的Li脱出而坚持其结构安稳)。现在运用的惯例523和622体系则是参与更多的Mn和Co是为了更好的平衡安全和循环功用。

  LFP具有杰出的热安稳性和功率功用,结构如图4C,其首要缺陷是较低的电位和较差的离子导电性。对LFP进行纳米化,碳包覆和金属参杂是进步其功用的办法。假如不必炭包覆有纳米化的LFP,运用功用较好的导电剂混合运用也相同可完结杰出的导电性。一般纳米化的LFP电极资料的低压实密度约束了LFP电池的能量密度。

  其它橄榄石结构包含LiMnPO4(LMP),比LFP进步了0.4V的均匀电压(表1),然后进步了能量密度。

  此外还有Li3V2(PO4)3(LVP)有适当高的作业电压(4.0V)和杰出的容量(197mAh/ g)。LVP/C纳米复合资料在5C的高倍率下也表现出95%的理论容量,低温下也表现出比LFP好的功用。可是LVP没有大规划运用的原因首要在于1.组成的本钱和原资料的毒性对环境和人体的损伤 2.在高压下电解质的匹配问题。

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