提高鋰離子電池正極材料電壓性能的三項(xiàng)技術(shù)

提高鋰離子電池正極材料的電壓是最近幾年提升鋰離子電池能量密度的新思路。高電壓材料包括類尖晶石晶體結(jié)構(gòu)和類橄欖石晶體結(jié)構(gòu)兩種正極材料。LiMPO4（M=Co，Ni）就是一種典型的高電壓類橄欖石晶體結(jié)構(gòu)材料。其中，LiCoPO4具有4.8V的放電電勢(shì)，LiNiPO4具有5.2V的放電電勢(shì)，且理論容量都接近170mAh/g。

5.2V是目前最高的充放電電壓，因?yàn)樯形撮_發(fā)出能夠與之匹配的電解液，故尚未有有關(guān)LiNiPO4正極材料鋰離子電池性能的報(bào)道，有關(guān)LiCoPO4材料的報(bào)道多些，但在現(xiàn)有電解液體系下得出的LiCoPO4材料循環(huán)充放電性能很差。

類橄欖石晶體結(jié)構(gòu)在高電壓條件下表現(xiàn)出的副用途有三：1、正極材料會(huì)與電解液發(fā)生反應(yīng)，形成固液界面層；2、電解液會(huì)部分溶解Co離子，大大惡化鋰離子電池循環(huán)充放電性能；3、電導(dǎo)性能差，電導(dǎo)率低。因此，采用高電壓類橄欖石晶體結(jié)構(gòu)必須施以必要的手段以提高其性能，這些手段有三種。

1、納米化。活性物質(zhì)采用納米級(jí)的小顆粒要比微米級(jí)大顆粒具有更短的鋰離子和電子傳輸擴(kuò)散路徑。

2、摻雜。與類尖晶石晶體結(jié)構(gòu)既可摻雜陽離子也可摻雜陰離子不同，類橄欖石晶體結(jié)構(gòu)只摻雜陽離子提高正極材料的電導(dǎo)率。

3、涂層。非晶碳涂層能形成相互連接的電子高速傳輸通道，從而提高性能，特別是提高首次放電容量以及充放電循環(huán)性能。

總體來說，類橄欖石晶體結(jié)構(gòu)的LiMPO4（M=Co，Ni）比類尖晶石晶體結(jié)構(gòu)具有更多的理論容量，但由于電導(dǎo)率低，循環(huán)性能差，這使得該正極材料鋰離子電池研發(fā)沒有類尖晶石晶體結(jié)構(gòu)鋰離子電池的研發(fā)成果多，而進(jìn)入實(shí)業(yè)化階段則要有更先進(jìn)的性能改進(jìn)技術(shù)，這重要指的是電動(dòng)汽車用動(dòng)力鋰離子電池。