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锂电池是一种将电化学能与电能互相转换的电化学储能器件,通过锂离子与电子在电极材料中的注入与脱出实现能量的传递与互换。
伴随着锂离子与电子的传递,电池内部材料本征的物理化学参数如吉布斯自由能、费米面等会随之改变,反而在宏观电池参数上就是电池电压的变化以及电池容量的变化
随着对高压钴酸锂正极材料结构研究的不断深入和制备工艺的不断优化,人们发现,高压钴酸锂需要从材料的晶胞结构、一次品晶体结构、成品颗粒结构、材料表界面化学以及材料大规模生产工艺技术过程进行优化,才可以使得高压钴酸锂材料表现出更为的综合性能。
(1)晶胞结构:主要通过掺杂或共掺杂而实现调控,达到优化材料的能级结构/离子传输通道的目的,从而提升材料电子电导率/离子电导率或者结构稳定性,进而提升材料的倍率性能和高压循环性能等;
(2)一次颗粒的晶体形貌:通过控制合成条件改变晶体的优势生长方向、晶粒大小、晶粒堆积方式。这一层面的优化可以优化电化学活性/惰性界面的面积、应力释放路径、锂离子扩散路径,从而提升电池的倍率性能、循环稳定性和能量密度等