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

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。

关键词：锂离子电池;正极;形貌;制备方法

中图分类号：0646;TM911文献标识码：A

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，对正极材料而言，一切影响其电子传导和锂离子传导的因素都必将直接影响到电池充放电性能。如对材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2容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。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。……