锂离子电池常用的正极材料

在锂离子电池常用的正极材料层状结构的LiMO2和尖晶石型结构的LiM2O4化合物中，LiMn2O4由于原料丰富、价格低、无环境公害、易回收等优点，已经成为一种十分有前景的正极材料。尤其我国是一个缺钴而富锰的国家，更是希望用LiMn2O4取代LiCoO2.但是LiMn2O4在使用过程中容量衰减较快，尤其是在高温下的循环性能剧降和贮存性能差，这主要是由于存在Mn3歧化生成Mn4和Mn2而Mn2易溶解，以及Jahn-Teller效应和电解液的分解等负面因素所致。

因此对LiMn2O4的研究主要集中在对其内部结构进行改性和外部表面修饰等。内部结构改性主要通过掺杂引入其它低价态金属元素如Li、Mg、Ni、Co、Cr、Fe、Al等部分替代Mn来提高材料的循环稳定性能。掺杂元素量很少，却可以极大程度地提高材料结构牢固性，减小因Jahn-Teller效应而造成结构破坏的程度，从而改善材料的循环稳定性能。外部表面修饰一般就是在尖晶石的表面上包覆一层阻隔物，表面包覆的目的主要是通过微粒包覆使得尖晶石和电解液接触的面积变小，从而减少Mn的溶解和电解液的分解，提高材料在高温下的循环稳定性能。此外，由于外层包覆物会对内层晶体施加一个额外的压力，减少了产生微裂纹的可能性，所以，包覆也可以在一定程度上抑制Jahn-Teller效应的发生。现在人们已经采用的表面修饰方法主要有以下几种形式：锂硼氧化物包覆；碳酸盐包覆；乙酰丙酮包覆；钴酸锂包覆；金属氧化物包覆等。