第6章 氧化镍锂正极材料-20230330.pdfVIP

锂离子电池材料与技术 第5章氧化镍锂正极材料 主讲人：牛树章 2023年3月30 日 正极材料理论电容量计算方法 1mol Li 96500C ➢ 正极材料 离子完全脱嵌时转移的电量为 96500 C/mol F （ 是法拉第常数 ） ➢ LiCoO2摩尔质量M=97.8698g/mol ◼如果锂离子全部脱前，其理论克容量=F/M=985.8535C/g ◼ 由单位知mAh/g指每克电极材料理论上放出的电量： 1mA·h 1 10－3 3600 3.6C ＝ × （ ）安培× 秒＝ 单位换算后=273.848mAh/g≈274mAh/g 层状结构正极材料——LiNiO2材料 α-NaFeO R3m 晶体结构： 2型层状结构， 空间群 晶格常数：a=0.2886nm c=1.4214nm ☆氧原子位于6c位置，为立方密堆积，镍原子位于3a位 置，锂原子位于3b位置，交替占据八面体位置 ☆在[111]晶面方向呈层状排列 + -11 2 Li 扩散系数：2x10 m /s ◆ 优点：容量较高，实际容量 190~210mAh/g;价格和资源优势等。 ◆ 不足：结构热稳定性差，放热量高等。 层状结构正极材料——LiNiO2材料 氧化镍锂的X射线衍射示意图 氧化镍锂的理想结构 镍酸锂 + 层状结构，比容量：190 ~ 210 mAh/g，平均嵌锂电位约为3.8V （VS.Li /Li ） 主要优点： • ①比容量高；②价格较低廉，仅为LiCoO 的1/3 2 存在的问题： • ①大电流充放能力差；②稳定性差，存在安全隐患。 改进方法（掺杂）： • LiNi0.8Co0.2O2 （镍钴固熔体）层状结构，比容量：180~ 190 mAh/g，循环性 能好，结构稳定。 挑战：  与LiCoO 相比，LiNiO 的制备条件比较苛刻，其组成和结构随合成条件的 2 2 改变而变化。 因为Ni2+难于氧化，按照制备LiCoO 的工艺合成出的LiNiO 几乎不具备电化 2 2 学活性，必须要在含有O 的气氛中进行反应，合成的产物往往是非整比的 2 Li Ni O 。 x 2-x 2