近幾年,鋰鎳氧系列電極材料是當前鋰電池新一代正極材料的研究熱點之一。接下來,本文為大家介紹其中的一種鋰電池正極材料鎳酸鋰。
鎳酸鋰(LiNiO2)為立方巖鹽結構,與LiCoO2相同,但其價格比LiCoO2低。LiNiO2理論容量為276mAh/g,實際比容量為140~180mAh/g,工作電壓范圍為2.5V~4.2V,無過充或過放電的限制,具有良好的高溫穩(wěn)定性,低自放電率,無污染,是繼LiCoO2之后研究得較多的層狀化合物。但LiNiO2作為鋰離子電池正極材料存在以下問題亟待研究解決。
首先,LiNiO2制備困難,要求在富氧氣氛下合成,工藝條件控制要求較高且易生成非計量化合物。LiNiO2合成技術的關鍵是將低價的鎳完全轉變?yōu)楦邇r鎳,高溫雖然可以實現(xiàn)LiNiO2的高效合成,但由于溫度超過600℃時合成過程中的Ni2O3易分解成NiO2,不利于LiNiO2的形成,所以必須選用苛刻的低溫合成方法。此外,在制備三方晶系的LiNiO2過程中,容易生成立方晶系的LiNiO2,由于立方晶系的LiNiO2在非水電解質(zhì)溶液中無活性,因此,工藝條件控制不當,極易導致LiNiO2材料的電化學性能不穩(wěn)定或下降[67,68]。
其次,LiNiO2與LixCoO2一樣,在充放電過程中,也會發(fā)生從三方晶系到單斜晶系的轉變,導致容量衰減,與此同時,相變過程中排放的O2可能與電解液反應,此外,LiNiO2在高脫鋰狀態(tài)下的熱穩(wěn)定性也較差,易于引發(fā)安全性問題??茖W家通過摻入少量Cu、Mg、Al、Ti、Co等金屬元素,可使LiNiO2具備較高的放電平臺和電化學循環(huán)穩(wěn)定性。