鋰電池LiCoO2正極材料的介紹

　　LiCoO2具有三種物相，即a-NaFeO2型層狀結構的LiCoO2、尖晶石結構的LT-LiCoO2和巖鹽相LiCoO2。層狀LiCoO2氧原子采用畸變立方密堆積序列，鈷和鋰分別占據立方密堆積中的八面體(3a)和(3b)位置；尖晶石結構的LiCoO2中氧原子為理想立方密堆積排列，鋰層中含有25%的的鈷原子，鈷層中含有25%鋰原子；巖鹽相晶格中Li+和Co3+隨機排列，無法清晰地分辨出鋰層和鈷層。

　　目前在鋰離子電池中應用較多的是層狀結構的LiCoO2，其具有工作電壓高、充放電電壓平穩，適合大電流充放電，比能量高、循環性能好等優點，鋰離子在鍵合強的CoO2層間進行二維運動，鋰離子電導率高，擴散系數為10-9～10-7cm2·s-1，其理論容量為274 mAh·g-1，實際比容量為140 mAh·g-1左右。由于其具有生產工藝簡單和電化學性能穩定等優勢，所以是最先實現商品化的正極材料。

　　但LiCoO2價格昂貴，實際比容量僅為其理論容量274 mAh×g-1的50%左右，鈷的利用率較低；LiCoO2的循環壽命已達到1000次，但仍有待于進一步提高；此外LiCoO2的抗過充電性能較差，在較高充電電壓下比容量迅速降低。為克服LiCoO2存在的問題，人們研究采取了多種措施以提高LiCoO2的性能。

　　層狀LiCoO2一般采用高溫固相反應制備，為了獲得純相且顆粒均勻的產物，需要將焙燒和球磨技術相結合進行長時間或多階段加熱。高溫固相合成方法工藝簡單、利于工業化生產，但也存在如下缺點：(1) 反應物難以混合均勻，需要較高的反應溫度和較長的反應時間，能耗大；(2) 產物顆粒較大且粒徑范圍寬，顆粒形貌不規則，調節產品的形貌特征比較困難，導致材料的電化學性能不易控制。為了克服固相反應的缺點，采用溶膠－凝膠方法、噴霧分解法、沉降法等方法制備LiCoO2，這些方法的優點是Li+和Co2+離子間可以充分接觸，基本上實現了原子級水平的均勻混合，并且較易實現對產物組成和粒徑的可控制備。

　　此外，人們還采用了其他改性方法。如采用Ni，Al，Ti，Fe等元素對Co進行攙雜取代，以穩定層狀材料結構、提高電化學性能并降低生產成本；在LiCoO2表面包覆Al2O3，P2O5，AlPO4，MgO等物質，改善電極材料與電解液間的惡性相互作用，減緩鈷的溶解等。