五单元+锂离子电池正极材料2节.ppt

Olivine type: LiMPO4 (PO4)3- Orthosilicates: Li2MSiO4 (SiO4)4- The redox potential of Mn+/n+1 can be modulated by the coordinated polyanion group Lower inductive effects of silicate anions compared with phosphate anion, but higher inductive effects than oxide anion is expected. Why we choose Silicates…..??? Orthosilicate materials (Li2MSiO4): Two lithium ions should be reversible extracted or inserted in principle without distinctively changes of the crystal structure. Theoretical capacity: LiCoO2 276 mAh/g; LiFePO4: 180 mAh/g; Li2MnSiO4: 333 mAh/g Li2FeSiO4: 330 mAh/g Li2CoSiO4: 325 mAhg-1 In addition, silicon is one of richest elements exists in this world, and its thermal stability is also very good… Safe, Cheap and environmental-friendly Dream: Making Cathode materials from “Sand” But it is very difficult to synthesize them and make them as active electrode materials due to their extremely low electroconductivity. § 5.3.4 其他正极材料 1、 Li-V-O 层状化合物Li-V-O 尖晶石化合物 2、铁的化合物 Fe3O4 LiFeO2 3、铬的化合物 4、5V正极材料 尖晶石结构 反尖晶石结构 结束语 锂二次电池的正极材料多种多样，但是从应用角度而言，目前主要是氧化钴锂。氧化镍锂已实现了商品化；而氧化锰锂尽管已实现了商品化，但是容量及循环性能有待于进一步的提高。至于5V正极材料，目前理论方面还并未成熟，其商品化还有待于电解质的突破。复合阴离子材料的研究还需进一步深入。对于一些新的领域应用如空间探索等，循环性能还有待于进一步提高，容量衰减机理也有待与深入研究。 §5.3.1具有α-NaFeO2型结构的材料 §5.3.2 具有尖晶石结构的LiMn2O4正极材料 § 5.3.3 具有橄榄石型的复合阴离子正极材料 § 5.3.4 其他正极材料 一、 LiCoO2 ,LiNiO2 ,LiMnO2几种材料 二、材料改进措施 三、正极材料的合成方法 电化学性能 LiCoO2 LiNiO2 LiMn2O4 理论比容量/ mAh?g-1 实际比容量/ mAh?g-1 理论比功率/ mA?g-1 实际比功率/ mA?g-1 循环寿命/次 平均工作电压/V 热稳定性 安全对策 原材料来源 原料成本 环保 开发程度 274 140 1123 674 500-1000 约3.7 稍稍不稳定 复杂 稀少 昂贵 含有毒的钴 已使用 275 210 1045 520 不明 约3.6 不稳定 复杂 比钴丰富 中间 含镍 开发中 148 130 607 627 不明 约3.6 稳定 简单 非常丰富 便宜 无毒 开发中 Table Properties of LiCoO2、LiNiO2 and LiMn2O4 锰价格低,资源丰富, 锰的处理和回收利用经验丰富, 对环境污染小。 尖晶石结构的优点： 合成工艺简便，且在充放电过程中结构稳定，安全性能好 尖晶石结构的缺点： (a)低比容量，在冲放电过程中离子扩散在三维通道中比二维通道中受的限制多。 (b)低理论容量，LixMn2O4只有较窄的锂可逆脱出和插入范围(X)。 (c)高电压，会导致电池在循环过程中电解液的分解。 层状结构优点： 高的比容量。层状结构的理论容量是尖晶石结构的二倍。低电压，电解质不