中國(guó)粉體網(wǎng)訊 在三元材料出現(xiàn)之前，已經(jīng)有了鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰等正極材料。這些材料存在多多少少的問題，為了改善這些材料的性能，研究者們嘗試向其中加入其他物質(zhì)，三元正極材料應(yīng)運(yùn)而生。
鈷酸鋰：具有理論比容量高、循環(huán)性能優(yōu)異、放電平臺(tái)平穩(wěn)、工作電壓高和合成工藝相對(duì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但是鈷因價(jià)格較高、抗過(guò)充能力較差和污染較大等缺點(diǎn)制約了它的發(fā)展。
鎳酸鋰：雖然具有比容量較大的優(yōu)點(diǎn)，但易生成非化學(xué)計(jì)量比的產(chǎn)物導(dǎo)致結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性較差。
錳酸鋰：錳具有資源豐富、價(jià)格便宜、安全性能高和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，這使得作為正極材料的錳酸鋰具有良好的應(yīng)用前景。錳酸鋰有尖石結(jié)構(gòu)的LiMn2O4及層狀結(jié)構(gòu)的LiMnO2這兩種結(jié)構(gòu)，其中層狀LiMnO2材料的比容量較大，但存在結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的特點(diǎn)；尖晶石結(jié)構(gòu)LiMn2O4具有價(jià)格低廉、安全性能優(yōu)異、對(duì)環(huán)境友好、充放電電壓高的優(yōu)點(diǎn)，但存在高溫下容量衰減較嚴(yán)重、比容量較低等缺點(diǎn)。
三元材料的協(xié)同作用
在三元材料中，過(guò)渡元素Ni、Co、Mn在3b位置無(wú)序排列，具有明顯的三元協(xié)同效應(yīng)，可以結(jié)合單一組分優(yōu)點(diǎn)提高材料的整體性能，具有能量密度高、成本低、環(huán)境友好、市場(chǎng)前景與發(fā)展?jié)摿^好的優(yōu)勢(shì)。
首先，Ni的存在有助于提高電池容量，但是Ni2+的半徑（0.069nm）與Li+的半徑（0.076nm）接近，所以Li+易與Ni2+混排造成鋰析出，導(dǎo)致材料的循環(huán)性能變差。
摻入Co3+能夠抑制Li+與Ni2+混排，有利于材料層狀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定從而提高充放電容量及深度放電能力，并可對(duì)材料表面的氧化起到抑制作用，提高鋰離子的脫嵌速度及高倍率放電性能。
Mn4+在材料充放電過(guò)程中不參與氧化-還原反應(yīng)，整個(gè)電化學(xué)過(guò)程中保持良好的惰性，提高了材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及材料的安全性能，但含量過(guò)高會(huì)使容量降低，破壞材料的層狀結(jié)構(gòu)。
更多關(guān)于鋰電鋰離子電池三元正極材料的研究與應(yīng)用盡在第二屆能源顆粒材料制備及應(yīng)用技術(shù)高峰論壇。
專家簡(jiǎn)介
唐有根，男，漢族，湖南漣源人，1962年10月出生，博士�，F(xiàn)任中南大學(xué)二級(jí)教授、博士生導(dǎo)師，化學(xué)電源與材料研究所所長(zhǎng)，化學(xué)電源湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，金屬燃料電池工程技術(shù)中心（籌）主任。
主要從事先進(jìn)電池、新能源材料和應(yīng)用電化學(xué)等方面的教學(xué)、科研和開發(fā)工作。承擔(dān)10余項(xiàng)國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目、國(guó)家“863”高技術(shù)計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、解放軍武器裝備高新工程攻關(guān)項(xiàng)目和企業(yè)重大招標(biāo)與技術(shù)轉(zhuǎn)讓等項(xiàng)目，科研經(jīng)費(fèi)2000多萬(wàn)元。先后榮獲省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)12項(xiàng)，獲國(guó)家發(fā)明專利20項(xiàng)。出版專著和教材5部，在國(guó)內(nèi)外重要期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文300余篇，Ei和Sci檢索論文200多篇。獲2000年寶鋼教育基金優(yōu)秀教師獎(jiǎng)和2014年鑫恒教育基金優(yōu)秀教師獎(jiǎng)。
