高容量锂离子电池正极材料的设计与合成(2)
ell 实验室对氧化物嵌入材料的研究取得了重大进展，与早期较重的硫化物相比容量更高、电压平台更高[10,11]，同时框架结构的 V6O13[12]被证实性能优异打破了此前只有低维材料可以提供足够锂扩散的认知。1973 年 Armand[13]首次提出RCB 构想（）：采用两种不同插锂电势的嵌锂化合物作为电极材料。 这是解决锂枝晶问题的首个可行方案， 这一构想迅速先后被 Murphy等[14]和 Scrosati等[15]实现，后被形象称为“摇椅电池”技术。1980 年，Goodenough课题组发现 LiCoO2具有的可逆锂离子脱嵌行为，可作为锂离子电池正极材料，其家族成员 LiMO2(M=Co, Ni, Mn)至今仍是锂电池正极材料市场的主流[16,17]。随后研究发现，低插锂电势的石墨化碳[18]具有高度可逆的锂离子脱嵌行为，可以作为锂电池负极材料（特定电解液体系）。1991 年Sony 公司推出了 LiCoO2/C 商业锂离子电池[19]。解决锂枝晶问题的另一种方案是替换液体电解质， 由此发展出 Li-SPE[20]、 Li-HPE[21]电池，前者由于体系过大不适于便携式设备、工作温度过高（80℃）并未得到推广；后者则受制于锂的枝晶问题。联合电解液体系的成熟技术与聚合物的生产便利，1993年 Bellcore 公司推出了首个采用PVDF工艺制造的可靠实用的 Li-HPE 电池：PLiON，成功将聚合物电解质引入电解液体系，其具有独特的柔软外形（如图 1.2所示），可适应不同应用环境[22]。,源!自&吹冰*文,论/文]网[www.chuibin.com自1999 年这种薄膜电池成功商业化以来，其应用范围日益广泛。图1.2 不同形状锂离子电池示意图[5]：a圆柱型；b 硬币型；c棱柱型；d 薄膜型当今信息时代、移动社会的一个巨大挑战是，提供高效、低成本和环境友好的电化学能量转化和存储设备以应对越来越多元化的应用范围，如便携式电子设备和电动汽车等[23,24]。