电池正极材料的形貌设计及其对电化学性能的影响分析

后 种
续 一
的维煅棒烧状制的得单纳晶米LM棒n状20的4获单得晶了尖超晶长石的LM循n环2〇寿4 正命极。纳材米料/，微这
米分级的一维棒状结构材料可以综合纳米和微米结构两者的
优 势 ，纳 米 颗 粒 粒 子 减 小 了 锂 离 子 扩 散 的 路 径 ，提高离子扩散
动力学;微米级颗 粒 又 可 保 障 材 料 具 有 较 低 的 接 触 电 阻 ，较好
中逐渐形成纳米结构。最 终 材 料 的 形 貌 受 到 反 应 的 温 度 、压
力 、时Y间an、g溶等剂(2的]借性助质聚和乙表二面醇活和性酒剂石等酸因，素通的过影溶响液。中共沉淀的
方% L法NM制0
(约 1 )
备)m材)了，料对不，比一同了种粒两是径种纳大材米小料颗、的不粒电（同约化比学50表性n面能m )积。，一得的种益L 是于i N微纳i <米M米n颗颗1.5粒粒〇4
量 衰 减 机 理 的 研 究 发 现 ，容 量 下 降 的 一 个 重 要 原 因 是 由 于 受 到
离 子 和 电 子 扩 散 方 面 的 制 约 ，使 得 材 料 颗 粒 表 面 与 颗 粒 中 心 的
锂 离 子 和 电 子 的 密 度 不 一 致 ，颗 粒 上 不 同 位 置 的 电 荷 状 态 不 一
的热力学稳定性和加工特性。 3 二维材料
二 维 片 状 材 料 不 仅 可 以 提 供 较 大 的 表 面 积 ，而 且 还 可 使 某
一 个 有 利 于 锂 离 子 传 递 的 晶 面 暴 露 在 外 ，减 小 锂 离 子 扩 散 能
垒 ，提高材 料 锂 离 子 扩 散 能 力 ，改 善 材 料 电 化 学 性 能 。二维片
一维形貌受到较多青睐。
一维形状正极材料较多的是通过模板法和水热法制备。运
用 模 板 可 以 精 准 控 制 目 标 产 物 的 形 貌 ，模 板 既 可 以 作 为 目 标 产
物的反应原料，也可仅作为目标产物形貌的支撑体，最后通过化
需学刻要蚀H调O或控SOn是p。H煅等、温烧(4度]的采、手用时段间商去和业除表M模面n3板活〇。4性粉水剂体热的法与种制N类a备O以一H及溶维用液形量通状等过材因水料素热时。 反L品C应质1为制单原备晶料了尖，纳晶通米石过线型煅状L烧M的完nG2成〇a 钠444纳M离米n子〇线2与，再。锂这以离种G子单a 的4晶4M交的n换〇纳2，米和合线成L 结了i 0构高(、
致 ，导致颗粒上、颗粒与颗粒之间的应力不一致，产生裂纹。(1]
影响正极材料中离子和电子传导因素包括材料本身的结 构 ，如一维隧道式、二维层状式和三维框架式结构，以及正极材
料的形貌。 目前研究的所有正极材料的形状可以分为零维纳
米 颗 粒 材 料 、一 维 棒 状 /管 状 /线 状 材 料 、二 维 片 状 和 三 维 材 料 。
可 子 法
以的利抑扩用制散S2颗路〇?粒径2 将在，展高M现n温2出@过氧优程化异中为的的纳循团米环聚棒稳和状定长的性大M。，n缩X〇短2i,等借了(助锂5]离氢通子气过和气水电氛热
的 还 原 作 用 将 Mn〇2还 原 为 多 孔 的 Mn3〇4，以多孔的纳米棒状
Mn3〇4 为牺牲型模板，与 L 0 H 的酒精溶液通过真空渗透以及
本文分析了近年来不同形貌正极材料的制备以及各种形貌对
正极电化学性能的影响。
1 零维材料
纳米级的颗粒可以缩短锂离子和电子在材料中的传递路
径 ，并且可以提供更多的与电解液的接触面积，提升材料的电
化 学 性 能 。纳 米 颗 粒 材 料 大 多 采 用 溶 液 法 制 备 ，所 有 原 材 料 在
溶剂中溶解并充分混合，之后在一定温度、压 力作 用 下 ，在溶剂
D01：10.19392/j. cnki. 1671-7341.201907046
电池正极材料的形貌设计及其对电化学性能的影响分析
赖妞翁恩船
贵 州 理 工 学 院 贵 州 贵 阳 550003
摘 要:设计和制备高性能正极材料成为锂离子电池发展的关键。一切影响材料中电子和锂离子传递的因素都会影响到正 极材料的性能，其 中 ，材料形貌是决定电子和离子传递路径的关键所在。本文 基 于 近 几 年 报 道 的 正 极 材 料 的 形 貌 类 型 ，主要分析 了零维、一 维 、二 维 和 三 维 形 貌 的 制 备 方 法 及 不 同 的 形 貌 对 材 料 可 逆 容 量 、循 环 性 能 和 倍 率 性 能 的 影 响 。
之具挥氛用LmGA有下间出MFhe/0更的的优Sg〇在，小加性异并4、的5热能的g且C锂P回良倍循倍〇离流好率环率4子2的和性34下扩0hL能L0i放的F散i次O，e在P电路方H后O为径5比法#的材原以C制容保料料倍及备量留。，较率了通是率大下粒过1达2的1的低径到比m温放在9A表沉0电1h5/面%淀g比，。积〇而再容9，1微结使0量P0米合得J达n尺氮等材m到寸气料(范31]的气围发利30
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锂 离 子 电 池 是 依 靠 正 负 极 材 料 发 生 氧 化 还 原 反 应 ，电子和
锂离子在正负极之间反复传导完成充放电过程的。所 以 ，对正
极 直
接材影料响而到言电，一池切充影放响电其性电能子。传如导对和材锂料离L子iN传i。导<C的o。因）M素n。都（O必) 将容
状材料的制备常常需要在液相中借助N起得iV将溶3厚C化于(V度学乙3M计二约nV量醇33比0中2n的。，m搅在锂、拌直制、镍、加备径、钴热过约、溶程锰液中5的0 1，醋0司n h酸m盘得盐的8到与5二前起柠驱到维檬体了纳酸，表和再米面经司片活煅盘状性烧85
2一维材料一维形状包括纳米线状棒状和管状的材料在沿着一维长度方向上的电子传输较快在垂直一维方向上的锂离子扩散路径较短并且具有较大的比表面积可提供更多的活性材料与电解液的接触面因而在制备高性能锂离子电池正极材料时一维形貌受到较多青睐
科教论坛______________________________________________________________________________________ 科 技 风 2〇19 年 3 月
2 _ 维材料
一 维 形 状 （包 括 纳 米 线 状 、棒 状 和 管 状 ）的材料在 沿 着 一 维
长 度 方 向 上 的 电 子 传 输 较 快 ，在 垂 直 一 维 方 向 上 的 锂 离 子 扩 散
路径较短并且具有较大的比表面积可提供更多的活性材料与
电解液的接触面，因 而 在 制 备 高 性 能 锂 离 子 电 池 正 极 材 料 时 ，