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锂电池是一种将电化学能与电能互相转换的电化学储能器件,通过锂离子与电子在电极材料中的注入与脱出实现能量的传递与互换。

伴随着锂离子与电子的传递,电池内部材料本征的物理化学参数如吉布斯自由能、费米面等会随之改变,反而在宏观电池参数上就是电池电压的变化以及电池容量的变化。

当电压4.6V时材料相变就难以控制,主要体现为:1.相变动力学变差,导致内阻在高电位下增加;2.结构巨变,O3结构消失;3.晶胞参数剧烈膨胀收缩;4.滑移相变不完全可逆造成容量电压衰减。晶胞参数巨变的宏观表现使材料颗粒体积膨胀及收缩,同时颗粒的变化又导致电极材料发生改变引起电芯衰减。

为解决高电压钴酸锂应用需对高压区间相变过程进行设计与调控增强循环可逆性。对于商业应用的电芯来说,除了考虑电芯的膨胀率意外还应考虑到高膨胀系数对电极涂覆材料、材料抗拉伸强度、电芯封装材料都提出了更高的要求。

虽然三元材料具有良好的电化学性能,但是实际运用而言,还有不少问题需要解决,例如:锂离子的混排,提率,提高锂离子扩散系数和电子电导率。

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2主要改性方法有:离子掺杂和表面包覆。表面包覆和适当的掺杂比例和均匀的掺杂能使材料的结构更稳定、改善材料的循环性能和热稳定性能。

锂离子电池的输出功率与材料中的电子电导及锂离子的离子电导都有直接关系,所以以不同手段提高电子电导及离子电导是提高材料的关键

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