钴酸锂的化学式为LiCoO2,理论容量达到274mAh/g,实际发挥容量为140mAh/g。这位客官要问了,为什了实际发挥容量比理论容量发挥少这么多呢?
这就要从钴酸锂的结构讲起了目前商用的钴酸锂为高温下合成的层状结构钴酸锂(HT-LiCoO2),而另外一种在较低的温度下合成的尖晶石型的钴酸锂(LT-LiCoO2)由于振实密度低,循环性能差而被抛弃。
层状钴酸锂中,Li,Co交替分布于氧原子的两侧,空间点阵为R3m结构。锂离子在钴酸锂的内部起到支撑的作用,在充电时,锂离子从钴酸锂内部脱出,随着锂离子脱出数量的增加,锂离子电池的电压也逐渐提高。当锂离子的脱出数量达到一半时,也就是钴酸锂的化学式变为Li0.5CoO2时,此时电池电压约为4.2V左右。此时钴酸锂材料的容量约为140mAh/g
当然了要提高钴酸锂材料电池的充电截至电压光靠改变正极材料是不够的,还需要对锂离子电池电解液做出改变,目前市场已经推出了针对4.35V高压钴酸锂材料的电解液,大多数产品主要是在电解液中添加耐高压添加剂。
例如向电解液中加入一些腈类化合物,可以显著提高高压钴酸锂材料的循环稳定性,其主要作用机理为,腈类化合物能够与Co元素发生络合作用,从而抑制Co元素的溶解从而提高材料的循环稳定性。当然了电解液中锂盐的种类也会对电池的高压性能产生影响,例如有报道指出LiBF4作为电解液锂盐要比传统的LiPF6耐高压性能更好
钴酸锂电池的制备,主要技术表现在锂粉的制造上:钴酸锂电池使用液相合成工艺,将锂盐、钴盐分别溶解在聚乙烯醇和聚乙二醇溶液中,混合后的溶液经加热浓缩成凝胶,凝胶体在高温下煅烧形成的粉体碾磨过筛即得到钴酸锂粉。
钴酸锂电池的应用:钴酸锂电池因具有容易合成、电压平台高、比能量适中,特别是循环性能,而成为锂离子电池的主流。但是钴储量的不足和制备中对其毒性与过充的克服,加大了钴酸锂电池的成本,因而钴酸锂的市场一般定位于便携式设备而不适用于大型动力。