锂电池LiNiO2正极材料的介绍

　　理想LiNiO2晶体具有与LiCoO2类似的a-NaFeO2型层状结构。LiNiO2的理论容量为275mAh/g，实际容量已达190-210 mAh/g。与LiCoO2相比，LiNiO2具有价格和储量上的优势。但LiNiO2在实际的生产和应用中还存在较多问题，为此，人们对LiNiO2的合成方法及掺杂改性方面进行了大量的研究。

　　LiNiO2合成条件苛刻，在合成过程中倾向于生成偏离化学计量比的产物Li1-xNi1+xO2。出现此现象的原因是：(1) 在高温合成条件下，锂盐容易挥发而导致缺锂现象产生；(2) 从Ni2+氧化到Ni3+的电势差大，难于完全氧化；(3) 高温下LiNiO2易发生相变和分解反应。比如在空气中超过720℃，LiNiO2就开始从六方相(R3m空间群)向立方相(Fm3m空间群)转变。因此在LiNiO2的合成过程中，应尽量降低合成温度、采用氧气氛、或锂过量的方法，减少锂挥发，抑制缺锂和“阳离子混排”现象的发生。另外，为克服高温固相反应时间长，温度高等缺点，大量研究对反应前驱体进行预混匀处理，使各元素离子均匀混合以降低烧成过程中的反应时间和温度。

　　LiNiO2存在的合成困难、结构相变和热稳定性差等缺点，其根源都与LiNiO2的内在结构有关。对LiNiO2进行元素掺杂以改善其结构，是提高LiNiO2比容量、改善循环性能以及稳定性的有效手段。在LiNi1-yMyO2搀杂化合物的研究中，Co搀杂的LiNi1-yCoyO2表现出良好的综合性能。由于钴和镍是位于同一周期的相邻元素，具有相似的核外电子排布，且LiCoO2和LiNiO2同属于a-NaFeO2型层状结构，因此可以将钴、镍以任意比例混合并保持产物的a-NaFeO2型层状结构。因而LiNi1-yCoyO2兼备了Co系和Ni系材料的优点：制备条件比较温和、材料的成本较低、同时电化学性能及循环稳定性优良，已经引起了研究者的广泛兴趣。目前LiNi1-yCoyO2的可逆比容量可达180mAh/g，远远高于LiCoO2和LiMn2O4，同时可以利用LiNi1-yCoyO2较高的不可逆容量为负极SEI膜的形成提供锂离子，从而减少正极的额外装载量。若以LiNi1-yCoyO2化合物为正极材料，电池的比能量将大幅度提高，该类材料的开发和应用呈现出良好的发展势头。