锂电池各个体系性能参数

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1、钴酸锂1. 钴酸锂的概述1992 年 SONY 公司商品化锂电池问世，由于其具有工作电压高、能流密 度高、循环压寿命长、自放电低、无污染、安全性能好等独特的优势，现已广泛 用作移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等的电源。并已在航天、航海、 人造卫星、小型医疗仪及军用通讯设备中逐步发展成为主流应用的能源电池。 Sony 公司推出的第一块锂电池中，正极材料是钴酸锂，负极材料为碳。其中， 决定电池的可充电最大容量及开路电压的主要是正极材料。因此我国现有的生产 正极材料公司，产品几乎全部是钴酸锂。与钴酸锂同属 4 伏正极材料的候选体系 有镍酸锂和锰酸锂两大系列，这两个系列材料在性能上各有长短，锰酸

2、锂在原料 价格上优势明显。但在容量和循环寿命上存在不足。钴酸锂的实际使用比容量为 130mAh / g,循环次数可达到300至500次以上:而锰酸锂的实际比容量在lOOmAh g 左右，循环次数为100 至 200 次。另外，磷酸铁锂电池有安全性高。稳定性 好、环保和价格便宜优势,但是导电性较差,而且振实密度较低。因此其在小型 电池应用上没有优势。国内钴酸锂市场需求变化呈现典型的中国市场特征,历史 较短,但发展较快,多数企业在很短时间进入,但生产企业规模不大,产品主要 集中在中低档。2002年,国内钴酸锂材料市场需求量为2400吨,大多数产品依靠进口,但 随着国内主要生产企业的投产,产能和需求

3、量得到了极大的提升, 2006 年需求 量达到6500吨, 2008年需求量接近9000吨。200l 年全球主要生产高性能钴酸锂、氧化钴材料的生产企业是比利时 Umicore 公司，美国OMG和FMC公司，日本的SEIMEI和日本化学公司等国外企业。另外 台湾地区的台湾锂科科技公司也是重要的生产企业。而国内的生产企业为北京当 升科技、湖南瑞翔、中信国安盟固利、北大先行和西安荣华等。这些生产企业有 些是从科研机构孵化而来,有些是具有上有资源优势的企业。2. 钴酸锂的材料构成LiCoO2 在目前商业化的锂离子电池中基本上选用层状结构的锂离子二次电池正极材料（钻酸锂）的液相合成工艺，它采用聚乙烯醇（

4、PVA）或聚乙二醇（PEG）水溶液为溶 剂，锂盐、钻盐分别溶解在PVA或PEG水溶液中，混合后的溶液经过加热，浓缩形成凝 胶，生成的凝胶体再进行加热分解，然后在高温下煅烧，将烧成的粉体碾磨、过筛即得到钻 酸锂粉。与现有技术相比，本发明具有合成温度低，得到的产品纯度高、化学组成均匀等优 点。3. 钻酸锂的制备1 活性钻酸锂的制备方法，其特征是包括以下步骤:以原生钻矿石为原料，制取高纯钻盐溶液；在弱氧化气氛下，将浓度为4070g/l的高纯钻盐溶液与浓度为60200g/l的沉淀剂混 合反应，反应温度为4080C，反应时间560分钟，反应后pH值为7.29.5,过滤、洗 涤、干燥得电池级钻盐；在弱氧化

5、气氛下，以400830C煅烧电池级钻盐27小时，经粉 碎制得微米或纳米级四氧化三钻；将粉碎的微米电池级碳酸锂与微米或纳米级四氧化三钻按 1.001.04 : 1摩尔比称量配比后混合，在弱氧化气氛下，以450950C煅烧1020小时， 粉碎、分级制得成品。按本发明制得的材料，除化学性能、物力性能优越外，还具有优异的 电化学性能。2钻酸锂的制备方法，其特征是包括以下步骤：a.以原生钻矿石为原料，制取高纯钻盐溶液； b.在弱氧化气氛下，将浓度为4070g/l的高纯钻盐溶液与浓度为60200g/l的沉淀剂混合 反应，反应温度为4080C,反应时间560分钟，反应后PH值为7.29.5,过滤、洗涤、 干

6、燥得电池级钻盐；c.在弱氧化气氛下，以400830C煅烧电池级钻盐27小时，经粉碎 制得微米或纳米级四氧化三钻；d.将粉碎的微米电池级碳酸锂与微米或纳米级四氧化三钻 按1.001.04 ： 1摩尔比称量配比后混合，在弱氧化气氛下，以450950C煅烧1020小 时，粉碎、分级制得成品4. 钻酸锂的优劣性该正极材料的主要优点为：工作电压较高(平均工作电压为3.7V)、充放电电压平稳，适合大电流充放电，比能量高、循环性能好，电导率高，生产工艺简单、容易制备等。主要缺点 为：价格昂贵，抗过充电性较差，循环性能有待进一步提高三元材料资源日益匮乏，价格昂贵， 钻锰酸锂以相对廉价的镍和 面优势非常明显，和

7、其他锂 镍钻锰酸锂材料和钻酸锂在 钻锰酸锂材料成为新的电池 池材料的宠儿。钻酸锂锂是目前应用最广的电池材料，但钻 且钻酸锂电池 在使用过程中存在安全隐患。镍 锰取代了钻酸锂中三分之二以上的钻，成本方 离子电池正极 材料锰酸锂、磷酸亚铁锂相比， 电化学性能和加工性能方面非常接近，使得镍 材料而逐渐取代钻酸锂，成为新一代锂离子电分子式：LiNixCoyMnl-x-y02 外观：黑色固体粉末，流动性好，无结 块物相：符合纯相LiNiO2结构形貌：球形或类球形颗粒主要用途锂离子电池正极材料。如动力电池、工具电池、聚合物电池、圆柱电 池、铝壳电池等。镍钻锰酸锂性能(1) 高能量密度，理论 容量达到280

8、 mAh/g，产品实际容量超 过150 mAh/g ；(2) 循环性能好在常温 和高温下 均具有优异的循环稳 定性；(3) 具有电压高在2.5-4.3/4.4V电压范围内循环稳定可靠；(4) 热稳定性好在4.4V充电状态下的材 料热分解稳定;(5) 循环寿命长1C循环寿命500次容量保持80%以上;(6) 晶体结构理想、自放电小、无记忆效应等突出优点制备提补充配入锂源并研磨得到 全球资源的日益紧张及环境 循环科技有限公司成功发明 的方法。其主要特点是：将 等预处理后，再采用高温除 氧水体系浸出、P204萃取除 酸锰、硫酸镍或硫酸钻，调镍钻锰酸锂的制备方法主要采用高温固相 合成法，共沉淀法。目前

9、主 要采用锰化合物、镍化合物及钻酸锂和氢氧化锂作为原料，通过水热反应 得到锂、锰、钻、镍结合良好的前提，再对前 前躯体，经过煅烧制备得到镍钻锰酸锂。随着 的压力，电池材料必须走定线循环之路。邦普 了一种以废旧锂离子电池定向循环镍钻锰酸锂 废旧锂离子电池经过拆解、分选、粉碎、筛分 粘结剂、氢氧化钠除铝等工艺，采用硫酸和双 杂，得纯净的镍、钻、锰溶液，配入适当的硫成镍钻锰酸锂。该方法工艺 废旧电池资源化利用产业及节镍、钻、锰元素的摩尔比；随后采用碳酸铵调节PH值，形成镍钻锰碳酸 盐前躯体，接着配入适当碳酸锂，高温烧结合 流程简单，原料价格低，产品附加值高。为 镍钻锰酸锂的生产提供了一条全新的途径。

10、性能参数:以下数据来自国内以废旧电池为原料定向 循环制备镍钻锰酸锂的佛山 市邦普循环科技有限公司(1) 振实密度(g/cm3 ) 2.0-2.4 ；(2) 比表面积(m2/g) 0.3-0.8 ；(3) 粒径大小 D50 ( um) 9-12 ；(4) 首次放电容量(0.2C ) 148 ；(5) Ni (%) 19.5-21.5 ；(6) Co (%) 19.5-21.5 ；(7) Mn (%) 18.0-20.0 ；(8) Ni+Co+Mn (%) 58.0-62.0 ；(9) 首次可逆效率(%) 88.优点：容量比较高的材料，其比容量比钻酸锂高出30%以上，而且和钻酸锂有相同的上下限电压

11、, 比较容易规模化利用，价格相对便宜。安全性也相对较好，价格相对较低，与电解液的相容性好，循环性 能优异，是最有可能在小型通讯和小型动力领域同时应用的电池正极材料，甚至有在大型动力领域应用的 可能。缺点：材料的合成相对困难，材料的密度相对较低，材料的电压平台较低，充放电效率较低，和电解液相 容性和安全性差等缺陷应用前景由于镍钴锰酸锂是 在钴酸锂基础上经过改进而成 具有较高安全性的正 极材料，自提出以来，其凭借容 量高、热稳定性能好、充放电压宽等优良 的电化学性能而受到广泛关注， 被视为下一代锂离子电池正极材料的理想 之选。镍钻锰酸锂在层状结构中 以Ni和Mn取代部分Co,减少了钻的用量， 降低

12、了成本，而且提高了能量密度，目前已在动力型圆柱锂离子电池中得 到广泛应用。锰酸锂锰酸锂是较有前景的锂离子正极材料之一， 相比钻酸锂等传统正 极材料， 锰酸锂具有资源丰富、 成本低、无污染、安全性好、倍率性能好 等优点， 是理想的动力电池正极 材料， 但其较差的循环性能及电化学稳定 性却大大限制了其产业化。锰酸锂主要包括尖晶石型锰酸锂和层状结构锰 酸锂，其中尖晶石型锰酸锂结构稳定，易于实现工业化生产，目前市场产 品均为此种结 构。尖晶石型锰酸锂属于立方晶 系， Fd3m 空间群，理论比容 量为 148mAh/g ，由于具有 三维隧道结构，锂离子可以可逆 地从尖晶石晶格 中脱嵌，不会 引起结构的塌

13、陷，因而具有优异 的倍率性能和稳定性LiMn2O4 是一种典型的 离子晶体，并有正 、反两种构型 。 XRD 分析知正 常尖晶石LiMn204是具有Fd3m对称性的立方晶体，晶胞常 数a=0.8245nm , 晶胞体积V=0.5609nm3。氧离子为面心立方密堆积（ABCABC.，相邻氧八面 体采取共棱相 联），锂占据1/8氧四面体间隙（V4）位置（Li0.5Mn204结构 中锂作有序排 列：锂有序占据 1/16 氧四面体间隙 ），锰占据氧 1/2 八面体 间隙（V8）位置。单位晶格中含有56个原子:8个锂原子，16个锰原子， 32个氧原子，其中Mn3+和Mn4+各占50%。由于尖晶石结构 的

14、晶胞边长是普 通面心立方结构（fee）型的两倍，因此，每个晶胞实际上由8个立方单元组 成。这八个立方单元可分为甲、乙两种类型。 每两个共面的立方单元属于 不同类型的结构，每两个共棱的立方单元属于同类结构。每个小立方单元 有四个氧离子 ，它们均位于体对角线中点至顶 点的中心即体对角线 1/4 与 3/4处。其结构可简单描述 为8个四面体8a位置由锂离子占据，16个八面 体位置（16d）由锰离子占据，16d位置的锰是Mn3+和Mn4+按1:1比例占据， 八面体的 16e 位置全部空位，氧离 子占据八面体 32e 位置。该结构中 MnO6 氧八面体采取 共棱相联，形成了一个连续的三 维立方排列，即

15、M2O4 尖晶 石结构网络为 锂离子的扩散提供了一个由四面 体晶格 8a、48f 和八面体晶 格 16e 共面形成 的三维空道。当锂离子在该结构 中扩散时，按 8a-16e-8a 顺序路径直线扩散（四面体8a位置的能垒低于氧八面体16c或16d位置的 能垒），扩散路径的夹角 为 107，这是作为二次锂离子电 池正极材料使用 的理论基础。工艺锰酸锂的生 产主要以 EMD 和碳酸锂为原 料，配合相应的添加物，经过混料，烧成 后期处理等步 骤而生产的。从原材料及生产工艺的特 点来考虑，生产本身无毒害，对 环境友好。不 产生废水废气，生产中的粉末可 以回收利用。因此对环境没有 影响锰酸锂电池参数：标称

16、电压：3.8v输出电压范围：2.54.2v标称容量：7500mAh标准持续放电电流：0.2C最大持续放电电流：1C工作温度：充电：045C放电：-2060C产品尺寸：MAX 19.2*56.5*69.5mm成品内阻：W200m Q引线型号：国标线UL3302/26# ,线长50mm白色线为10K NTC保护板参数：（各参数可根据客户产品设置）过充保护 电压/每串4.280.025V过放保护电压2.40.1V过流值：24A锰酸锂电池的优缺点分析成本低、安全性好的正极材料，但是其材料本身并不太稳定，容易分 解产生气体，因此多用于和其它 材料混合使用，以降低电芯成本， 但其循 环寿命衰 减较快 ，容

17、易 发生鼓胀 ，寿命 相对短 ，主要 用于大 中型号 电芯， 动力电池方面 ，其标称电压为 3.8V磷酸铁锂概述磷酸铁锂电极材料主要用于各 种锂离子电池 . 自 1996 年日本的 NTT 首次揭露AyMP04（A为碱金属，M为CoFe两者之组合:LiFeCOPO4）的橄榄石结构的锂电池正极材料 之后, 1997 年美国德克萨斯州立大学 John. B. Goodenough 等研究群，也接着报导了 LiFePO4的可逆性地迁入脱出锂的特性，美国与日本不约而同地发表橄榄石结构（LiMPO4）,使得该材 料受到了极大的重视，并引起广泛的研究和迅速的发展。与传统的锂离子二次电池正极材料， 尖晶石结

18、构的 LiMn2O4 和层状结构的 LiCoO2 相比， LiMPO4 的原物料来源更广泛、价格 更低廉且无环境污染磷酸铁锂性能1高能量密度，其理论比容量为170mAh/g，产品实际比容量可超过 140 mAh/g（ 0.2C, 25。C）;2安全性，是目前最安全的锂离子电池正极材料；不含任何对人体有害的重金属元素；3寿命长。在100%DOD条件下，可以充放 电2000次以上；（原因：磷酸 铁锂晶格稳定性 好，锂离子的嵌入和脱 出对晶格的影响不大，故而具有良好 的可逆性。存在的不足是 电子离子传导率差，不适宜大电流的充放电，在应用方面受阻。解决方法：在电极表 面包覆导电材料、掺杂进行电极改性。

19、）4无记忆效应；5充电性能，磷酸铁锂正极材料的锂电池，可以使 用大倍率充电，最快可在1小时内将电池充 满。具体的物理参数：松装密度：0.7g/cm振实密度：1.2g/cm中位径：2-6um比表面积30m/g涂片参数：LiFePo4:C:PVDF=90:3:7极片压实密度：2.1-2.4g/cm电化性能：克容量155mAh/g测试条件：半电池，0.2C，电压4.0-2.0V循环次数：2000次国内国际磷酸铁锂材料生产商：国内：杭州金马能源云南汇龙天津斯特兰北大先行湖南瑞翔铁虎能源台湾 长圆台湾立凯郑州朗泰杭州赛恩斯江西金锂科技等国际：加拿大Phostech、美国 Valence、美国 A123、

20、日本sony.其中A123规模 最大且得到美国政府的大力支持。6磷酸铁锂充放电结构变化图新颖性及特点磷酸铁锂是一种新型锂离子电池电极材料。其特 点是放电容量大，价格低廉，无 毒性，不造成环境污染。世界各国正竞相实现产业化生产。但是其振实密度低，影响电容量。目前主要的生产方法为高温固相合成法，产品指标比较稳定。锂离子电池的性能主要取决于正负极材料，磷酸铁锂作为锂离子电池的正极材料 是近几年才出 现的事，国内开发出大容量 磷酸铁锂电池是2005年7月。其安全性能 与循环寿命是其它材料所无法相比的，这些也正是动力电池最重要的技术指标。1C 充放循环寿命达2000次。单节电池过充电压30V不燃烧，穿刺

21、不爆 炸。磷酸铁锂正 极材料做出大 容量锂离子电池更易串联使用。以满足电动车频繁充放电的需要。具有 无毒、无污染、安全性能好、原材料来源广泛、价格便宜，寿命长等优点，是新一代 锂离子电池的理想正极材料。本项目属于高新技术项目中功能性能源材 料的开发，是国家“863”计划、“973”计 划和“十一五”高技术产业发展规 划重点支持的领域。目前锂离子电池还是以小容量、低功率电池为主，中大容量、中高功率的锂离子 电池尚开始试 水大规模生产，使得锂离子电池逐 步在中大容量UPS、中大型储能电池、 电动工具、电动汽车中得到广泛应用。正极材料是锂离子电池的重要组成部分。迄今研究最多的正极材料是LiCoO2、

22、LiNiO2、LiMn2O4及以上三种材料的衍生 物，女口 LiNi0.8Co0.202、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 等。LiCoO2是唯一大规模商品化的正极材料，目前90%以上的商品化锂离子电池采用LiCoO2作为正极材料。LiCoO2的研究比较成熟，综合 性能优良，但价格昂贵， 容量较低，存 在一定的安全性问题。LiNiO2成本较低，容量较高，但制备困难，材料 性能的一致性和重 现性差，存 在较为严重的安全问题。LiNi0.8Co0.2O2可看成LiNiO2和LiCoO2的固溶体，兼有 LiNiO2和LiCoO2的优点，一度被人们认为是最有可能取代 LiCoO2的新型正极材 料

23、，但仍存在合成条件较为苛刻（需要氧气气氛）、安全性较差等缺点，综合性能有 待改进；同时由于含较多昂贵的Co,成本也较高。尖晶石LiMn2O4成本低，安全性好，但循环性能尤其是高温循环性能差，在电 解液中有一定的溶解性，储存性能差。新型的三元复合氧化物镍钻 锰酸锂（LiNil/3Col/3Mnl/3O2）材料集中了 LiCoO2、 LiNiO2、LiMn2O4等材料的各自优点：成本与 LiNi0.8Co0.2O2 相当，可逆容量大， 结构稳定，安全性较好，介于 LiNi0.8Co0.2O2和LiMn2O4之间，循环性能好，合 成容易；但由于含较多昂贵的 Co，成本也较高。对 中大容量、中高功率

24、的锂离子电 池来说，正极材料的成本、高温性能、安全性十分重要。上述LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4及其衍生物正极材料尚不能满足要求。因此， 研究开发能用于中大容量、中高功率的锂离子电池的新型正极材料成为当前的热点。正交橄榄石结构的LiFePO4正极材料已逐渐 成为国内外新的研究 热点。初步研 究表明，该新型正极材料集中了 LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4及其衍生物正极材料的 各自优点：不含贵重元素，原料廉价，资源极大丰富；工作电压适中（3.4V ）；平台 特性好，电压极平稳（可与稳压电源媲美）；理论容量大（170mAh/g ）；结构稳定， 安全性能极佳（O与P以强共价键牢固

25、结合，使材料很难析氧分解 ）；高温性能和热 稳定性明显优于已知的其它正极材料；循环性能好；充电时 体积缩小，与碳负极材料 配合时的体积效应好；与大多数电解液系统兼容性好，储存性能好；无毒，为真正的 绿色材料。与LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4及其衍生物正极材料相比，LiFePO4正极材料 在成本、高温性能、安全性方面具有突出的优势，可望成为中大容量、中高功率锂离 子电池首选的正极材料。该材料的产业化和普及应用对降低锂离子电池成本，提高电池安全性，扩大锂离 子电池产业，促进锂离 子电池大型化、高功率化具有十分重 大的意义，将使锂离子电 池在中大容量UPS、中大型储能电池、电动工具、电动

26、汽车中的应用成为现实。磷酸铁锂堆积密度低的缺点然而，磷酸铁锂堆积密度低的缺点一直受到人们的忽视和回避，尚未得到解决， 阻碍了材料的实际应用。钻酸锂的理论密度为5.1g/cm3，商品钻酸锂的振实密度一般 为2.0-2.4g/cm3 ；而磷酸铁锂的理论密度仅为3.6g/cm3，本身就比钻酸锂要低得多。为提高导电性，人们掺入导电碳材料，又显著降低了材 料的堆积密度，使得一般 掺碳磷酸铁锂的振实密度只有1.0-1.2g/cm3。如此低的堆积密度使得磷酸铁锂的体积 比容量比钻酸锂低很多，制成的电池体积将十分庞大，不仅 毫无优势可言，而且很难应用于实际。因此，提高磷酸铁锂的堆积密度和体积比容量对磷酸铁锂的

27、实用化具有决定意 义。粉体材料的颗粒形貌、粒径及其分布直接 影响材料的堆积密度。举例来说，Ni(0H)2是用于镍氢电池 和镍镉电池的正极材料。以前，人们采用片 状的Ni(OH)2，其振实密度只有1.5-1.6g/cm3 ；目前采用的球形Ni(OH)2的振实密度 可达2.2-2.3g/cm3 ；球形Ni(OH)2已基本上取代了片状的 Ni(OH)2，显著提高了镍氢 电池和镍镉电池的能量密度。本实验室借鉴高密度球形Ni(OH)2的研究成果，开发成功了锂离子电池高密度 球形系列正极 材料，包括 LiCoO2、LiMn2O4 LiNi0.8Co0.2O2、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 等。其

28、中LiCoO2、LiNi0.8Co0.2O2 的振实密度已可 达到2.9g/cm3,远高于商品化的 同类材料。研究和实际 应用表明，球形产品不仅具有堆积密 度高、体积比容量大等突 出优点，而且还具有优异的流动性、分散性和可加工性能，十分有利 于制作正极材料 浆料和电极片的涂覆，提高电极片品质；此外，相对于无规则的颗粒 ，规则的球形颗 粒表面比较容易包覆完整、均匀、牢固的修饰层，因此球形产品更有 希望通过表面修 饰进一步改善综合性能。在此基础上，我们提出：球形化是锂离子电池正极材料 的发展方向。目前国内外 报导的LiFePO4正极材料都是由无规则的颗粒组 成的，粉体材料的堆 积密度和能量 密度较

29、低。因此，本项目致力于 LiFePO4材料颗粒的球形化，通过颗粒的球形化来 提高材料的堆积密度和体积比容量；在此基础上，发挥球形材料易于表面包覆的优势， 进一步通过球形颗粒的表面修饰提高材料的综合性能；在对LiFePO4材料颗粒的球 形化和表面修饰的过程中，充分借鉴、吸收、利用人们在提高磷酸铁锂的电导率方面已取得的优秀成果；最终制备出球形、高堆积密度、高体积比容量、高导电性的 LiFePO4正极材料，使之能应用于中大容量、中高功率的锂离 子电池，促进该材料的 产业化。目前，本研究室采用二价铁盐或三价铁 盐、磷酸或磷酸盐、氨水为原料，通过控 制结晶技术合成高密度球形磷酸铁前驱体，再与锂源、碳源

30、共混热处理，通过碳热还 原法合成掺碳的高密度球形磷酸铁锂。该磷酸 铁锂粉体材料由单分散球形颗粒组成、 粒径5- 10“m、堆积密度大(振实密度可达1.6-1.8g/cm3 )、流动性好、可加工性能好， 可逆容量140mAh/g。磷酸铁锂的制备方法1固相合成法:1.1高温固相反应 法:现在最常用，也是最成熟的合成方法1.2碳热还原法(CTR):合成方法简单，易于操作，原材料价格低适合大规模生产.1.3微波合成法：合成时间短，能耗低,适合实验室的研究1.4机械合金化法2液相合成法2.1液相共沉淀法2.2溶胶-凝胶法2.3水热合成法3其它合成方法放电等离子烧结技术，喷雾热分解技术和脉冲激光沉积技术也

31、于用于磷酸铁锂的 合成.磷酸铁锂材料的缺点1、导电性差。这个问题是其最关键的问题。磷酸铁锂之所以这么晚还没有大范 围的应用，这是一个主要的问题。但是，这个问题目前已经可以得到完 美的解决：就 是添加C或其它导电剂。实验室报道可以 达到160mAh/g以上的比容量。我们公司生 产的磷酸铁锂 材料在生产过程中已经添加了导 电剂，不需要制作电池时添力口。实际上 材料应该为：LiFeP04/C，这样一个复合材 料。2、振实密度较低。一般只能达到 1.3-1.5g/ml，低的振实密 度可以说是磷酸 铁锂的最大缺 点。这一缺点决定了它在小 型电池如手机电池等没有优势 。即使它的成 本低，安全性能好，稳定性

32、好 ，循环次数高，但如果体积太大，也只 能小量的取代钴 酸锂。这一缺点在动力 电池方面不会突出。因此，磷酸铁锂主要是用 来制作动力电池 钛酸锂钛酸锂材料的结构特点Li4Ti5012钛酸锂的尖晶石型结构是一种由金属锂和低电位过渡金属钛的复合氧 化物，属于AB2X4系列，它可以被描述成尖晶石固溶体。其空间点群为Fd3m空间群，晶胞参数a为0.836nm，为不导电的白色晶体，在 空气中可以稳定存在。结构类似于反尖晶石：在一个晶胞中，32个氧负离子O2.按立 方密堆积排列，占总数3/4的锂离子Li+被四个氧离子紧邻作正四面体配体嵌入空隙， 其余的锂离子和所有钛离子Ti4+（原子数目1:5）被六个氧离子

33、紧邻作 正八面体配体嵌 入空隙，因此其结构可以表示为LiLi1/3Ti5/3O4，Li4Ti5012稳定致密的结构可以为 有限的锂离子提供进出的通道。Li4Ti5012固有的电子电导率为10-9S/CMLi4Ti5O12最大的特点就是 其“零应变性”。所谓“零应变性”是指其晶体在嵌入或 脱出锂离子时晶格常数和体积变化都很小，小于 1%。在充放电循环中，这种“零应变 性”能够避免由于电极材料的来回伸缩而导致结构的破坏，从而提高电极的循环性能 和使用寿命，减少循环带来的比容量衰减，具有非常好的耐过充、过放特征。钛酸锂负极材料钛酸锂材料理论比容量为175 mAh g-1，实际比容量大于160mAh

34、g-1。钛酸锂材 料有独特的优 势如：1具有循环寿命长，高稳定性能；2.放电平台可达1.55V，且平台非常平坦；3 Li4Ti5O12是一种“零应变材料”，锂离子具有很好的迁移性。4.这种零应变性使其在锂电池负极材料中倍受关注。钛酸锂产品的技术指标：项目单位测量值检查械器型式D10gm0.63Malvern Instruments LtdMASTERSIZER2000D50gm1.44D90gm2.43振实密度g/ml1.68Quantachrome UPYC1000首次容量mAh/g166.34半电池测试柜首次效率%98钛酸锂材料的优点1、它为零应变材料，循环性能好；2、放电电压平稳，而且电

35、 解液不致发生分解，提高锂电 池安全性能；3、 与炭负极材料相比，钛酸锂具有高的锂离子扩散系数(为2 *10-8cm2/s)，可高 倍率充放电等。4、钛酸锂的电势比纯金属锂的高，不易产生 锂晶枝，为保 障锂电池的安全提供 了基础。钛酸锂的缺点1, 比容量比其他的金属基 材料低很多。理论容量174mAh/g.2、导电性差，大电流放电极化比较严重，因而高倍率下性能不佳。”/ ：、作为电池材料其振实密 度比较低，单位体积的容量较 小。磷酸钒锂磷酸钒锂具有单斜结构的Li3V2(PO4)3化合物，不仅具有良好的安全性，并且具有更 高的Li+离子扩散系数，更 高的放电电压(3.6 V，4.1 V )和能量

36、密度(2330 mWh / cm3 掺杂碳后)，兼具了钻酸锂和磷酸铁锂的优点，克服了上述两者的缺点，这样， Li3V2(PO4)3被认为是比LiCoO2更好的正极材料。研究的Li3V2(PO4)3合成工艺简单，便于工业化，且这种正极材料具有很好电化 学性能，特别是具有极好的高倍率和低温放电性能锂电池各种材料对比图表钻酸锂三元材料锰酸锂磷酸铁锂磷酸钒锂钛酸锂工作电压（V）2.44.22.54.34.4342.53.634.8电压平台（V）3.73.63.83.23.6,4.12.4高低温性能-4045 C-4045 C-4040C-4060CCC循环次数三600次三600次三500次三1500次

37、500三三克容量（mAh/g）13514513515590110130140结构层状层状小曰尖 晶石，层状橄榄石单斜尖晶石前常见的锂离子电池正极材料主要有层状结构的钴酸锂、镍酸锂，尖晶石结构的锰酸锂和橄榄石结构的磷 酸铁锂。其中，钻酸锂（LiCoO2）制备工艺简单，充放电电压较高，循环性能优异而获得广泛应用。但是, 因钻资源稀少、成本较高、环境污染较大和抗过充能力较差，其发展空间受到限制。镍酸锂（LiNiO2）比 容量较大，但是制备时易生成非化学计量比的产物，结构稳定性和热稳定性差5。锰酸锂除了尖晶石结构 的LiMn2O4外，还有层状结构的LiMnO2。其中层状LiMnO2比容量较大，但其属于热力学亚稳态，结构不 稳定，存在JahnTeller效应而循环性能较差。尖晶石结构LiMn2O4工艺简单，价格低廉，充放电电压高， 对环境友好，安全性能优异，但比容量较低，高温下容量衰减较严重。磷酸铁锂属于较新的正极材料，其 安全性高、成本较低，但存在放电电压低（3.4V）、振实密度低、尚未批量生产等不足。