1.5锂离子电池的特点及应用

1990年，索尼公司将LiCoO2用作锂离子电池的负极，现已广泛应用于手机、笔记本电脑、照相机和其他便携式电子设备中。然而，有几个缺点LiCoO2包括高成本，安全问题和相对较低的实际容量，约160mAh，锂利用率不到60%。此外，随着电子设备的迅速发展，从便携式电子产品到电动汽车，许多努力都在寻找LiCoO2的替代品。NCMS被认为是最有希望替代LiCoO2的材料，其中LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(NCM523)是应用最广泛的镍层状氧化物。与LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2等镍较差的材料相比，NCM具有相对较高的容量和更低的成本[8]。此外，NCM523具有较好的循环性能和较高的热稳定性，而非镍丰富的负极材料，如LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2。NCM由于其优异的综合性能，在新能源汽车的主要或辅助电源中起着重要的作用，如混合动力汽车、插电式混合动力汽车和电动汽车。

锂离子电池在消费电子，运输和储能领域的应用正在成为一个不断增长的市场。与其他电池化学成分相比，它们的高容量和重量能量密度使其适用于多种应用，并提供多种优势。例如，在电网中部署能量存储系统可以同时为电网运营商带来经济利益并导致消费者降低成本。在运输部门，电动汽车不仅提供了更好的性能，而且有助于实现排放目标。不幸的是，锂离子电池的成本仍然是其快速采用的障碍。更好地理解电池退化过程和寿命可能是降低这些成本的一种方法。

锂离子电池的老化通过容量衰减和功率衰减来衡量。通常，锂离子电池的老化分为日历和循环老化。日历老化受存储参数影响，即温度和充电状态。循环老化期间的退化取决于操作参数：温度，充电状态，电流幅值和放电深度。对于日历和循环老化来说，老化机制通常通过在预定条件下在参考条件下与储存或循环周期交替进行电化学表征来进行研究。

1.5.1使用镍钴铝酸锂材料的锂离子电池

一般来说，在一个更宽的电化学窗口工作，通过推动截止电位的限制，允许更多的锂离子插入/萃取，这意味着更高的容量和能量密度。然而，快速容量衰减的问题和电压高原衰落出来特别是电压阈值增加到4.4V。在带电状态下，特别是在高电位下，由O2的释放，其在热和化学上都不稳定。电解液界面的高反应Ni4+会加剧电解质的分解。因此，电极和电解质之间的稳定接口对于长寿命电池来说是必需的。这些界面层，包括ZrO2，Al2O3，ZnO，MoO3，已经被用于通过表面涂层改善材料的结构稳定性和电化学性能。涂层层在某种程度上可以使电极远离电解液，抑制界面的有害副反应和相变。此外，Ni在过渡金属离子时可以很容易地移动到锂，加剧了Li/Ni阳离子混合[9]，且Ni2+离子持有类似的离子半径。在锂中，Ni2+离子引起了锂扩散率的阻碍，同时导致了低容量和低速率能力。晶格掺杂法是通过稳定层状结构来提高循环性能的最普遍的策略之一。掺杂离子包括Mg2+，Al3+，Zr4+，Na+是常见的选择。NCM523材料在扩大的锂离子板间距、减少阳离子混合、增加锂离子扩散系数等方面具有优越的电化学性能。

1.6锂离子电池正极材料简介

从世界主要汽车制造商的选择看，镍钴锰锂氧化物是锂离子动力电池正极材料的主要选择。为满足新能源汽车发展的需要，追求高效率，大容量，长寿命，高安全性是锂离子电池负极发展的必然趋势。最近，层状结构的Li(Ni1/3Mn1/3Co1/3)O2与其他不同的Ni/Co/Mn比例型样，如622,523,442等相比，显示出在操作电压，容量，循环能力，热稳定性方面，用于动力锂离子电池的最有前途的负极材料。动力锂离子电池通常需要在大电流放电和低温等极端条件下工作，因此在室温和低温条件下对高功率密度的要求越来越高，使得(Ni1/3Mn1/3Co1/3)室温和低温下O2负极材料需要不断改进[10]。因此在本文中运用目前已经得以使用的技术掺杂，并且选用Al离子掺杂在LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2材料中达到材料改性的目的，在掺杂完成后测试并研究其电化学性能得出进一步的结论。 金属离子掺杂对三元电池材料的改性研究(4):http://www.chuibin.com/cailiao/lunwen_205085.html