铬掺杂硼酸铁锂石墨烯复合正极材料研究(4)

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1.4.1 LiCoO2

在锂离子正极材料发展过程中由于钴酸锂正极材料生产工艺简单，最早实现正极材料的商品化。钴酸锂锂离子电池正极材料电化学性能优越，通过数据我们可以知道其首次放电比容量高，具有良好的生产工艺，产品性能稳定一致性优秀等特点，在小型用电器领域有重要应用。

钴酸锂正极材料也有自身的缺点：其实际利用比容量为140mAh/g左右，其理论容量的一半左右[3]，钴酸锂电池的充放电次数少、寿命短，抗过冲的性能较差，一旦过冲发生就会引起电池的寿命急剧下降，过冲严重的话还会引起短路导致安全事故的发生。钴酸锂材料的价格也相对较高，资源含量不如其它材料充分，具有一定放射性，不利于环保。这些缺点都是限制钴酸锂正极材料的应用。

1.4.2 LiNiO2

与钴酸锂正极材料相比，LiNiO2的结构与其相似，是层状化合物，人们对它的研究也比较多。使用LiNiO2作为正极材料非常经济，在不使用的情况下它放电容量保持率非常高，实际应用中它比容量在220mAh/g左右。所以锂离子电池正极材料中LiNiO2是非常具有研究价值的。

虽然LiNiO2作为锂离子电池正极材料具有很多优点，但是也有限制其广泛发展为锂离子电池正极材料的因素；制备LiNiO2最常用的方法是固相法，其制备过程中的实验条件要求非常高，需要在富氧气氛的条件下进行。在LiNiO2材料中锂离子的移动受到很大的阻碍是由于部分位置中Ni2+取代了锂离子的位点，LiNiO2材料的电化学性能降低。材料结构不稳定使得锂离子在正极材料与负极材料之间的移动受到影响从而使LiNiO2正极材料的阻抗增大，所以其循环容量也会受到损失；嵌入与脱嵌过程中材料结构也发生相变，从而影响电池的循环稳定性、实际应用时的使用寿命。在充放电的过程中LiNiO2正极材料晶系容易发生相变，电池的容量变化较快，其容量的保持率低，也会使其的安全性不再让人们觉得可靠以及热稳定性也将变得大不如最开始的状态[4]。同时LiNiO2正极材料的工作时它的放电电压较低，达不到很多产品的使用要求，而且循环性能不高寿命短，材料的有毒性，这些条件都限制了它再锂离子电池中的广泛应用。

1.4.3 LiFePO4

LiFePO4属于磷酸盐类系列材料，在最近的这一段时间，这类材料在锂离子电池中的应用比较广泛。而LiFePO4非常具有前景的[5]。LiFePO4正极材料的理论电容量为170mAh/g；它的电压精度非常高几乎可以和稳压电源作比较（在允许使用范围内），在小倍率的放电状态下下，LiFePO4的放电电压曲线非常平缓。不过电流密度的增高，会影响其内部活性物质的利用率下降从而导致其容量降低。另外一点是这种材料在温度高达400℃时仍然能有稳定的结构，充放电过程中LiFePO4也具有稳定性，所以不用担心充放电过程中温度对晶体结构以及电池电化学性能的影响。LiFePO4是橄榄石型结构[6]正极材料的突出代表，属于Pbmn空间群。堆积密度低是LiFePO4正极材料的一个属性，这个影响因素直接导致了该材料能量密度相对于其它正极材料较低，导致其严重影响了该正极材料的发展