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的比容量提髙到了 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,使其具有更完美的晶型、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，从而提髙钴酸锂的比容量和循环性能,达到大范围的商用。