纳米氧化锆在钴酸锂材料中的应用

为了使正极材料钴酸锂在充放电过程中表现出良好的性能,除进行掺杂以抑制充放电结构相变外,进行表面包覆也是一种行之有效的提高化学性能的方法。

1999年,通过在LiCo02表面进行氧化物或磷酸盐包覆。将LiCo02的比容 量提高到了170 mAh/go容量的提高是因为包覆后的材料在充电状态下Co4+与电解液中的HF(LiPF6与水分反应的产物)的反应活性大大降低。JCho等认为是包覆层与LiCo02反应或薄层能够抑制材料在2.75 ~4. 4 V之间循环时LiCo02晶格膨胀,因为氧化物的断裂韧度按照Zr02 > A1203 > Ti02 >B203的顺序递减,所以Zr02包覆效果更好。Zhaohui Chen和J. R. Dahn则认为LiCo02充电至4 5 V时的容量衰减是在LiPF6基电解液中LiCo02表面阻抗增大的原因。因此可以通过氧化物包覆、研磨(或在空气中进行简单的热处理以获得新鲜的LiCo02表面或者用LiBOB替代LiPF6来抑制阻抗增大。

电池用纳米氧化锆Vk- R30D粉体,具有纳米颗粒尺寸细、粒度分布均匀、无硬团聚和较好的球形度。生产中做到了控制各组分含量,实现不同组分之间粒子的均匀混合,控制颗粒尺寸、形态和结构,保证了产品的质量。

通过微掺杂和包覆纳米氧化锆Vk-R30D均可使钴酸锂综合性能得到改善,循环性能大大提高,但目前为止,钴酸锂远未达到其理论容量。大量的研究表明,掺杂纳米氧化锆Vk-R30D可以有效地改善钴酸锂的性能,使用多种元素进行联合掺杂,从晶体结构改善，使其具有更完整的晶型、更稳定的晶型结构,从而提高钴酸锂的比容量;同时改善钴酸锂导电性能提高循环性能及物理加工性能。

随着锂离子电池正极材料的快速发展,竞争也日益激烈。目前商用的钴酸锂的实际容量仅为理论容景的50%，还具有很大的提升潜力。为了提高其可逆容量和循环性能,进一步研究钻酸锂的结构,更深人地优化和改进合成方法, 寻找新的元素掺杂,研究各种元素的协同作用,进行多组分掺杂,从而提高钴酸锂的比容量和循环性能，,达到大范围的商用。