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钴酸锂作为锂电正极材料的作用机理:LCO作为锂离子电池正极的机理在于其是一种锂离子导体,即内部的锂离子可以在一定电化学条件下从材料内部出来(脱嵌),然后在另一电化学条件下嵌入回去,且具有良好的可逆性。

钴酸锂特点:
钴酸锂在高比能量方面表现出色,但在功率特性、安全性和循环寿命方面只能提供一般的性能表现。
1、短型:LCO或Li-钴。始于1991年以来。
2、电压:标称值为3.60V; 典型工作范围。
3、0-4.2V /电池。3.比容(容量):标称值为3.60V; 典型工作范围3.0-4.2V /电池。
4、充电:0.7-1C,充电至4.20V(大部分电池);典型充电时长 3小时;1C以上的充电电流会缩短电池寿命。
5、放电:1C;放电截止电压2.50V。1C以上的放电电流会缩短电池寿命。
6、循环寿命:500-1000,与放电深度,负荷,温度有关。
7、热失控:150°C(302°F)。满充状态容易带来热失控。
8、应用:手机,平板电脑,笔记本电脑,相机。
9、注释:非常高的比能量,有限的比功率。钴很昂贵。被用作能量型电池。市场份额稳定。

钴酸锂的生产方法:
钴酸锂的化学式为LiCoO2,可简称为LCO,用化学术语来说,其实就是锂和钴的复合氧化物,工业上一般是将钴的氧化物(主要是Co3O4)和碳酸锂高速分散后,采用两段式高温固相烧结得到:
四氧化三钴的熔点为895℃,碳酸锂熔点为723℃,所以工业上LCO的正式烧成温度一般在900℃以上(实际烧成工艺温度可高达1050℃),原料以熔融态进行反应,生长成5~20微米的单晶材料,涉及的化学反应如下:
原料三氧化四钴中1/3的钴是二价的Co2+,2/3的钴是三价的Co3+,而在终产物LCO中的钴全部是+3价的Co3+,所以整个LCO合成反应是耗氧的(将Co2+氧化为Co3+),通过简单的化学计量关系计算可以得知,每生产一吨的LCO,大约需要27公斤的氧气,同时排出225公斤的二氧化碳,反应前后固体物料的失重约为16.5%。因此在实际生产中,一般使用空气即可。

钴酸锂锂电池商品化应用:
当Moli公司的二次电池接连发生爆炸的时候,业界对可充锂电池的未来充满绝望和恐惧。所谓富贵险中求,不入穴焉得子,日本人这个时候悄悄地把很多人不敢碰的钴酸锂与碳负极搭配,于是代商品化锂离子电池横空出世,这个时间是1991年。所以将钴酸锂称为现代锂离子电池正极材料的开山鼻祖,一点儿也不为过。

钴酸锂由于具有生产工艺简单和电化学性能稳定等优势,实现商品化。钴酸锂具有放电电压高、充放电电压平稳、比能量高等优点,在小型消费品电池领域中具有重要应用,由于消费类电子产品市场的迅速发展,钴酸锂是锂电池正极材料中销售量占比的材料。

钴酸锂不应以容量的电流进行充电和放电。这意味着具有2,400mAh的18650电池只能以小于等于2,400mA充电和放电。强制快速充电或施加2400mA的负载会导致过热和超负荷的应力。为获得快速充电,制造商建议充电倍率为0.8C或约2,000mA。电池保护电路将能量单元的充电和放电速率限制在约1C的安全水平。

钴酸锂结构:
阴有分层结构。在放电期间,锂离子从阳极移动到阴极; 充电时流量从阴极流向阳极。钴酸锂的缺点是寿命相对较短,热稳定性低和负载能力有限(比功率)。像其他钴混合锂离子电池一样,钴酸锂采用石墨阳极,其循环寿命主要受到固体电解质界面(SEI)的限制,主要表现在SEI膜的逐渐增厚,和快速充电或者低温充电过程的阳极镀锂问题。较新的材料体系增加了镍,锰和/或铝以提高寿命,负载能力和降低成本。

钴酸锂基本信息:
中文别名:钴酸锂;钴(III)酸锂,一般用于锂离子二次电池正极材料 ,液相合成工艺,它采用聚乙烯醇(PVA)或聚乙二醇(PEG)水溶液为溶剂,锂盐、钴盐分别溶解在PVA或PE溶液中,混合后的溶液经过加热,浓缩形成凝胶,生成的凝胶体再进行加热分解,然后在高温下煅烧,将烧成的粉体碾磨、过筛即得到钴酸锂粉。

钴酸锂电池是锂离子电池的一个分支,此外,还有锰酸锂/三元锂/磷酸铁锂电池,相对于其他类别的锂离子电池,钴酸锂电池是能装电的电池。
钴酸锂是一种无机化合物,振实密度大,有利于提高电池体积比容量。所谓振实,据百科意思为:在低频率和高振幅运动中,下落冲程撞击使型砂因惯性获得紧实的过程。而振实密度是指在规定条件下,容器中的粉末经振实后所测得的单位容积的质量,如果用个文艺点的词,是“紧致的程度”。
因为钴酸锂的振实密度大,当其用于锂离子电池的正材料(锂离子电池的分类以正材料冠名)时,为提高锂电池的体积比容量(即单位容积的质量)提供了可能性。便携电子设备因为体积小,正好给钴酸锂电池提供了用武之地。
振实密度大还使钴酸锂具备了比较稳定的结构,使得其应用于一般产品时一致性非常。现在的便携电子产品向功能集成方向发展,不但要求容量大,也要求容量衰减慢。在这方面,钴酸锂电池表现出了的电化学性能,具体来说:
1、每循环一周期容量平均衰减少,小于0.05%,这一点对于采用不可拆卸设计的内置电池来说尤为重要;
2、放电比容量〉135mAh/g,比容量越高,意味着相同质量的电池放出的电量越大;
3、初次放电3.6V平台比率〉85%,电压平台高且放电性能稳定,也是一致性好的表现。
钴酸锂电池性能如此,但是在某些领域的市场化过程中遇到了瓶颈,这是由其中的战略性物质——钴的原因所决定。钴原料具有性,自然价格比较贵,同时,钴是一类比较活跃的化学元素,天然地在方面不具有优势。因此,当其用于便携电子设备时需要一套电池管理系统。但如果用到电动汽车上的话,维护的电池管理系统异常复杂,因为这时管理的是电池组。与便携式电子设备通常只需要管理一节电芯相比,电动汽车则要管理成千上万节电芯,其难度是显而易见的。况且钴是如此珍贵,用于电动汽车则显然加剧了成本升高的趋势,造出来的车不是大众消费市场能够接受的了。
因此,钴酸锂电池目前还主要应用于手机、笔记本电脑及其它便携电子设备,因为它符合电子设备的便携要求。

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