鈷酸鋰(LiCoO2)是第一代商業(yè)化正極材料,在幾十年的發(fā)展中逐漸改性和提高,可以認(rèn)為是最成熟的鋰電池正極材料。
LiCoO2屬於α-NaFeO2型結(jié)構(gòu),它具有二維層狀結(jié)構(gòu),適合鋰離子的脫嵌,其理論容量為274mAh/g,但在實(shí)際應(yīng)用中,由於結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的限制,最多只能把晶格中的一半Li+脫出,因此實(shí)際比容量約為140mAh/g 左右,其平均工作電壓高達(dá)3.7V。
因其容易製備,具有電化學(xué)性能高,迴圈性能好、性能穩(wěn)定和充放電性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn),成為最早大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用於鋰離子電池的正極材料,目前商品化鋰離子電池70%以上仍然採用鈷酸鋰作為其正極材料。
LiCoO2一般採用高溫固相法製備,該種方法工藝簡單、容易操作、適宜於工業(yè)化生產(chǎn),但是也存在著以下缺點(diǎn):反應(yīng)物難以混合均勻,需要較高的反應(yīng)溫度和較長的反應(yīng)時間,能耗大,產(chǎn)物顆粒較大,形貌不規(guī)則,均勻性差,並且難以控制,從而導(dǎo)致電化學(xué)性能重現(xiàn)性差。
為了克服固相反應(yīng)的缺點(diǎn),溶膠-凝膠法、水熱法、共沉澱法、範(fàn)本法等方法被用來製備LiCoO2,這些方法的優(yōu)點(diǎn)是可以使Li+和Co2+之間充分接觸,基本達(dá)到原子水準(zhǔn)的混合,容易控制產(chǎn)物的粒徑和組成。但是這類製備方法工序比較繁瑣,工藝流程複雜,成本高,不適用於工業(yè)化生產(chǎn)。
目前在3C電子電池中,大多數(shù)仍使用鈷酸鋰原因是鈷酸鋰材料的壓實(shí)密度大於三元材料,即單位體積內(nèi)能容納的鈷酸鋰量更多。鈷酸鋰仍是小型鋰電池的最佳選擇。