三(san)(san)元鋰(li)電(dian)池(chi)(chi)三(san)(san)元聚合(he)物鋰(li)電(dian)池(chi)(chi)：正(zheng)(zheng)極材料使用鎳鉆(zhan)錳酸(suan)鋰(li)(Li(NiCoMn)O2)三(san)(san)元正(zheng)(zheng)極材料的鋰(li)電(dian)池(chi)(chi)，特指的是(shi)正(zheng)(zheng)極是(shi)三(san)(san)元，負極是(shi)石(shi)墨三(san)(san)元動力電(dian)池(chi)(chi)。而另(ling)一(yi)種正(zheng)(zheng)極是(shi)三(san)(san)元，負極是(shi)鈦

　　三(san)元(yuan)(yuan)聚合(he)物鋰離子(zi)電池：正(zheng)極材料(liao)(liao)使(shi)用鎳鉆(zhan)錳酸(suan)鋰(Li(NiCoMn)O2)三(san)元(yuan)(yuan)正(zheng)極材料(liao)(liao)的鋰離子(zi)電池，特(te)指的是(shi)(shi)正(zheng)極是(shi)(shi)三(san)元(yuan)(yuan)，負(fu)極是(shi)(shi)石(shi)墨三(san)元(yuan)(yuan)動力鋰電池。而另一(yi)種(zhong)正(zheng)極是(shi)(shi)三(san)元(yuan)(yuan)，負(fu)極是(shi)(shi)鈦(tai)酸(suan)鋰的，則通常被稱為鈦(tai)酸(suan)鋰，不屬于(yu)普通所(suo)說(shuo)的三(san)元(yuan)(yuan)材料(liao)(liao)。

　　1、三元鋰離子電池優點(dian)：

　　三元鋰離(li)子電(dian)(dian)池(chi)能(neng)量(liang)密度(du)高(gao)，循(xun)環(huan)性能(neng)好于(yu)正常鉆(zhan)酸鋰。目(mu)前，隨著配方的(de)不斷改進和結構完善，電(dian)(dian)池(chi)的(de)標(biao)稱電(dian)(dian)壓(ya)已達到3.7V，在容量(liang)上(shang)已經達到或超過鉆(zhan)酸鋰離(li)子電(dian)(dian)池(chi)水(shui)平。

　　LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極材(cai)料(liao)具有與LiCoO2相似的(de)單一的(de)基于六(liu)方晶系的(de)a-NaFeO2型層(ceng)狀巖鹽(yan)結構(gou)，空間點群為R3m。鋰(li)離子(zi)(zi)占據(ju)巖鹽(yan)結構(gou)(111)面的(de)3a位，過(guo)渡金(jin)屬(shu)離子(zi)(zi)占據(ju)3b位，氧(yang)(yang)離子(zi)(zi)占據(ju)6c位，每個(ge)過(guo)渡金(jin)屬(shu)原子(zi)(zi)由6個(ge)氧(yang)(yang)原子(zi)(zi)包圍形成MO6八面體結構(gou)，而鋰(li)離子(zi)(zi)嵌入過(guo)渡金(jin)屬(shu)原子(zi)(zi)與氧(yang)(yang)形成的(de)Ni1/3Co1/3Mn1/3O層(ceng)。因為二價鎳離子(zi)(zi)的(de)半徑(jing)(0.069nm)與鋰(li)離子(zi)(zi)的(de)半徑(jing)(0.076nm)

　　相接近，所以少量(liang)鎳離(li)子(zi)(zi)可能(neng)會(hui)占(zhan)據(ju)3a位，導致陽(yang)離(li)子(zi)(zi)混合(he)占(zhan)位情況的(de)(de)出(chu)現，而(er)這(zhe)種(zhong)混合(he)占(zhan)位使(shi)得材料的(de)(de)電化學性能(neng)變差。通(tong)常在XRD中，將(003)/(104)峰的(de)(de)強度比以及(006)/(012)和(018)/(110)峰的(de)(de)分裂程(cheng)度作為陽(yang)離(li)子(zi)(zi)混合(he)占(zhan)位情況的(de)(de)標志。一(yi)般情況下，(003)/(104)峰的(de)(de)強度比高于1.2，且(006)/

　　(012)和(018)/(110)峰(feng)出現明顯(xian)分裂時，層狀(zhuang)結構明顯(xian)，材(cai)料的電(dian)(dian)化學(xue)性能優良。LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的晶(jing)胞參(can)數a=2.8622A、c=14.2278A。在(zai)(zai)晶(jing)格中鎳(nie)、鉆、錳分別以(yi)+2、+3、+4價存在(zai)(zai)，同時也(ye)存在(zai)(zai)少量(liang)的Ni3+和Mn3+，在(zai)(zai)充放電(dian)(dian)過程中，除(chu)了有Co3+/4+的電(dian)(dian)子轉移外，還(huan)存在(zai)(zai)Ni2+/3+和Ni3+的電(dian)(dian)子轉移，這也(ye)使得材(cai)料具(ju)有了更高(gao)的比(bi)容量(liang)。Mn4+只是作為一種結構物質而不(bu)參(can)與氧(yang)化還(huan)原反應。Koyama等提出2個(ge)描述LiNi1sCou3Mnm3O2晶(jing)體結構模型(xing)，即具(ju)有

　　[v3xV3]R30°型超(chao)結構[Ninaco1sMn1]層的(de)復雜模(mo)型，晶胞參數a=4.904

　　A.c=13.884A.晶格(ge)形(xing)成(cheng)能(neng)為-0.17eV和(he)CoO2、NiO2和(he)MnO2層有(you)序堆積的簡(jian)單模型(xing)，晶格(ge)形(xing)成(cheng)能(neng)為+0.06eV。因(yin)此，在(zai)合適的合成(cheng)條件下，完全可以形(xing)成(cheng)第一種模型(xing)，這(zhe)種晶型(xing)在(zai)充放電過(guo)程中可以使晶格(ge)體積變(bian)化(hua)達到最小，能(neng)量有(you)所降低，有(you)利于晶格(ge)保持穩定(ding)。

　　三元(yuan)材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的電化學性(xing)能及熱穩定性(xing)

　　LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2作為鋰(li)離(li)子(zi)(zi)電(dian)(dian)池(chi)正(zheng)極材(cai)料，具有較(jiao)高的(de)鋰(li)離(li)子(zi)(zi)擴散能力，理論容(rong)量達278mAh/g，在充電(dian)(dian)過程中(zhong)，在3.6V～4.6V之間有兩個平臺(tai)，一個在3.8V左右(you)，另一個在4.5V左右(you)，重(zhong)要(yao)歸因于(yu)Ni2+/Ni4+和Co3+/Co4+的(de)2個電(dian)(dian)對，且容(rong)量可(ke)達250mAh/s為理論容(rong)量的(de)91%。在2.3V~4.6V電(dian)(dian)壓范(fan)圍內，放電(dian)(dian)比容(rong)量為190mAh/g，100次(ci)循環后，可(ke)逆(ni)比容(rong)量比190mAh/g還(huan)要(yao)多。在2.8V～4.3V、

　　2.8V~4.4V和2.8V~4.5V電(dian)(dian)位(wei)范圍內進行電(dian)(dian)性(xing)能測(ce)試，放(fang)電(dian)(dian)比容(rong)量分別為(wei)159

　　mAh/g、168mAh/g和(he)177mAh/g且在不(bu)同溫(wen)度下(55℃、75℃、95℃)和(he)不(bu)同倍率放(fang)電(dian)時(shi)充放(fang)電(dian)，材料(liao)的結構變化均較小，具有良(liang)好(hao)的穩(wen)定性，高溫(wen)性能(neng)良(liang)好(hao)，但(dan)低溫(wen)性能(neng)有待改進。

　　鋰離子電(dian)池(chi)的安全性一直都是商(shang)業(ye)化的一個重要衡量標準，在充電(dian)狀態(tai)下與電(dian)解液的熱效應是正極材料是否適用于鋰離子電(dian)池(chi)的關鍵。

　　DSC測試結果表明，充電(dian)后的(de)LiNi1gCo1gMn1/3O2在(zai)(zai)250~350℃未(wei)發現尖峰(feng)，LiCoO2在(zai)(zai)160℃和(he)210℃有2個(ge)放熱(re)尖峰(feng)，LiNiO2在(zai)(zai)210℃有一個(ge)放熱(re)尖峰(feng)。三元(yuan)材料在(zai)(zai)這個(ge)溫度范圍(wei)內也有一些放熱(re)和(he)吸(xi)熱(re)反應，但反應要溫和(he)得(de)多(duo)。

　　2、三元鋰(li)離(li)子電池缺點：

　　三元材料動(dong)力鋰(li)離(li)子(zi)(zi)電(dian)(dian)池重(zhong)要有鎳鉆鋁酸鋰(li)離(li)子(zi)(zi)電(dian)(dian)池、鎳鉆錳酸鋰(li)離(li)子(zi)(zi)電(dian)(dian)池等，高溫結構不穩定，導致高溫安(an)全(quan)性差(cha)，且pH值過(guo)高易使(shi)單體脹氣，進而(er)引(yin)發故障，現時(shi)條件下(xia)造價也不低。

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