隨著3C產(chǎn)品更新?lián)Q代越發(fā)頻繁，3C產(chǎn)品“輕薄化、耐用化”是一個發(fā)展趨勢，這對鋰離子電池能量密度提出更高要求。


目前主要通過提高截止電壓來提高鈷酸鋰電池的能量密度。

提高充電電壓，更多的鋰離子從晶格中脫出，會引起結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定；

材料表層脫鋰程度變高，結(jié)構(gòu)相變從材料表面擴展到顆粒內(nèi)部；

態(tài)鈷不穩(wěn)定，具有強氧化性，易與電解液反應(yīng)；

鈷的溶解伴隨著氧的脫出及產(chǎn)氣的發(fā)生，這些因素都會造成循環(huán)壽命縮短，安全性降低，影響高電壓鈷酸鋰的實際應(yīng)用。

為此，研究者提出許多方法進行改進，主流的方法是摻雜、包覆、電解液的優(yōu)化、功能隔膜的使用。

摻雜是通過引入其他元素，摻入材料晶格中，優(yōu)化體相結(jié)構(gòu)，抑制充放電過程中相變，從而起到改善循環(huán)的作用；


包覆是在表層或淺層引入其他元素，優(yōu)化表面界面結(jié)構(gòu)，抑制表面界面副反應(yīng)，從而起到改善循環(huán)的作用；

電解液優(yōu)化及功能隔膜使用，提高電解液及隔膜的抗氧化能力，抑制鋰枝晶生長，提高安全性能，從而改善循環(huán)作用。


近年來，研究者們同時進行基于高壓鈷酸鋰表面摻雜、包覆、電解液優(yōu)化及功能隔膜的使用來解決問題，高壓鈷酸鋰的容量及循環(huán)得到改善，截止電壓得到逐步提高。

鈷酸鋰具有巖鹽相、尖晶石結(jié)構(gòu)相及層狀結(jié)構(gòu)相三種不同類型的物相結(jié)構(gòu)。


相層狀結(jié)構(gòu)具有好的電化學(xué)性能，層狀結(jié)構(gòu)鈷酸鋰為六方晶系α-NaFeO2構(gòu)造類型，空間群為R-3m，Co原子與近的O原子以共價鍵的形式形成CoO6八面體，其中二維Co-O層是CoO6八面體之間以共用側(cè)棱的方式排列而成，


Li與近的O原子以離子鍵結(jié)合成LiO6八面體，Li離子與Co離子交替排布在氧負離子構(gòu)成的骨架中，充放電過程中CoO2層之間伴隨著Li離子的脫離和嵌入，鈷酸鋰仍能保持原來的層狀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定而不發(fā)生坍塌，是鈷酸鋰得到廣泛應(yīng)有的關(guān)鍵。

由于3C及其他領(lǐng)域?qū)﹄姵氐哪芰棵芏纫笤絹碓礁撸焖俪潆娫桨l(fā)流行，鈷酸鋰必然朝著更高電壓、更大倍率方向發(fā)展。高壓鈷酸鋰的難點主要集中在以下幾個方面：


(1)體相結(jié)構(gòu)的控制：在高電壓下，層狀結(jié)構(gòu)鈷酸鋰由于過度脫鋰，結(jié)構(gòu)發(fā)生劇烈變化，伴隨著相變及應(yīng)力的產(chǎn)生，過度的應(yīng)力會使顆粒開裂，破壞體相結(jié)構(gòu)，使得循環(huán)性能變差?？梢酝ㄟ^微量元素共摻雜來抵消應(yīng)力，以達到抑制材料開裂的目的；


(2)表面界面結(jié)構(gòu)的控制：主要通過引入新的表面包覆優(yōu)化表面結(jié)構(gòu)，抑制過渡金屬溶解，抑制表面重構(gòu)，從而達到提的目的；



(3)抑制表層氧的活性：氧的溢出伴隨著過渡金屬溶解及產(chǎn)氣的發(fā)生。通過表層處理及高壓電解液的配套使用，降低材料表面氣體溢出，從而達到提高高溫穩(wěn)定性及循環(huán)性能的目的