有利于消费者的人身安全。

3、克容量高：充电电压在4.6V 时（钴酸锂充电限制电压为4.2V），其克容量发挥高达

210mah/g, 充电电压在4.8V 时，其克容量发挥高达245mah/g,相当于

钴酸锂的

1.7 倍，极大提升了电池的能量密度和供电时间。

4、电池的循环使用寿命延长了45%。

1.2 三元材料的结构特征

自

LiNi

1/3

Co

1/3

Mn

1/3

O

2

 首次合成并在锂离子电池中应用以来，其内部结构以及

三种过渡金属的作用机理一直是理论界关注的焦点。

LiNi

1/3

Co

1/3

Mn

1/3

O

2

的结构与

LiCoO2 类似,为α-NaFeO

2

层状结构，属

R3 m空间群。Li原子占据3a位置,氧原子占据

6c位置,Ni 、Co 、Mn 占据3b位置,每个过渡金属原子由6个氧原子包围形成MO

6

 八面

体结构

,而锂离子嵌入过渡金属原子与氧形成的LiNi

1/3

Co

1/3

Mn

1/3

O

2

 层。目前，关于3b

位过渡金属的排列有

3种假设模型：第一种模型是由Ohzuku 等通过第一原理计算得

到的

3×3 R30°超晶格如图1 (a) ,Ni 、Co 、Mn3种原子均匀有规则地排列在3b层；第二

种模型是

Co

2

O

2

 、Ni

2

O

2

 、Mn

2

O

2 

层交替排列组成的晶格如图

1 (b) ；第三种模型是Ni 

、

Co 、Mn3种原子在3b 位的分布是随机的，在晶体内部局部分布无一定规则 。

Ohzuku 等合成了LiNi

1/3

Co

1/3

Mn

1/3

O

2

 材料,通过HRTEM可知该材料含有立方密堆积

的氧原子层状构型，

[001 ]区电子衍射显示出3×3 R30°超晶格。XRD分析得到该材料

为

P3

1

12对称点阵，而非简单的R 3 mNaFeO

2

构型。并在

EXAFS 的结果中发现,M

—O 

键长分别为

Co 1.93 

Å

 、Ni 2.03 

Å

、

Mn1.92 

Å

，此结果与第一原理计算结果一致。同时

他们等在

LiNi

1/3

Co

1/3

Mn

1/3

O

2

 材料的计算中得到,第一种模型的晶格形成能为- 

0117eV ,而第二种模型的晶格形成能为+ 0106eV。因此,在合适的合成条件下，完全

可以形成第一种晶型

,这种晶型在充放电过程中可以使晶格体积变化达到最小，能

量有所降低，有利于晶格保持稳定。对

LiNi

1/3

Co

1/3

Mn

1/3

O

2

材料的内部原子排列

,虽然

Ohzuku 等通过计算，并运用一些检测手段进行验证,但并不能充分说明材料内部具

有如图

1-2 (a) 中完全有规则的原子排列。

Whitfield 等用中子和不规则粉末衍射研究LiNi

1/3

Co

1/3

Mn

1/3

O

2

的超结构和正离子

位错，通过共振衍射技术加强元素之间的相互作用

,利用中子衍射测试得到3种过渡

元素之间的距离。中子衍射和

XRD 数据结果表明，LiNi

1/3

Co

1/3

Mn

1/3

O

2

材料中并不存

在

Ohzuku等 所报道的3×3 R30°超晶格，而且Ni 、Co 、Mn3种元素在R3m点阵中3a位

3