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(jià)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(fù)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(lái)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。

體相摻雜能夠穩(wěn)定材料結(jié)構(gòu)，抑制不可逆相變，提高材料循環(huán)性能。

體相摻雜包含：

(1)陽(yáng)離子摻雜：陽(yáng)離子通常指價(jià)態(tài)不正三價(jià)的離子，主要有鋰空位、鋰離子、鎂離子、鋁離子、鋯離子等。

A.R.West等[8]將鎂離子引入到鈷酸鋰中，認(rèn)為鎂離子摻雜更傾向于鈷的位置，使得鈷的價(jià)態(tài)提高，產(chǎn)生一種導(dǎo)入型P型半導(dǎo)體摻雜，同時(shí)產(chǎn)生部分鋰空位，能夠在一定程度上提高電子電導(dǎo)，其研究成果對(duì)后續(xù)鎂離子摻雜起到引導(dǎo)作用。


Delmas等[9]認(rèn)為只有鎂摻雜達(dá)到一定的量才能形成連續(xù)通道，表現(xiàn)出金屬特性區(qū)域，才會(huì)反應(yīng)出電子電導(dǎo)提升的現(xiàn)象。


目前，二價(jià)鎂離子是工業(yè)生產(chǎn)成功摻雜元素之一。


三價(jià)元素?fù)诫s，主要分為無(wú)化學(xué)活性的硼、鋁、銥，有化學(xué)活性的錳、鎳、鉻等元素。


G.Cede r等[10]通過理論計(jì)算預(yù)測(cè)及實(shí)驗(yàn)證明鋁離子能夠有效提高鈷酸鋰在高壓下的循環(huán)性能及降低成本

隨著對(duì)高壓鈷酸鋰正極材料結(jié)構(gòu)研究的不斷深入和制備工藝的不斷優(yōu)化，人們發(fā)現(xiàn)，高壓鈷酸鋰需要從材料的晶胞結(jié)構(gòu)、一次品晶體結(jié)構(gòu)、成品顆粒結(jié)構(gòu)、材料表界面化學(xué)以及材料大規(guī)模生產(chǎn)工藝技術(shù)過程進(jìn)行優(yōu)化，才可以使得高壓鈷酸鋰材料表現(xiàn)出更為的綜合性能。




(1)晶胞結(jié)構(gòu)：主要通過摻雜或共摻雜而實(shí)現(xiàn)調(diào)控，達(dá)到優(yōu)化材料的能級(jí)結(jié)構(gòu)/離子傳輸通道的目的，從而提升材料電子電導(dǎo)率/離子電導(dǎo)率或者結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，進(jìn)而提升材料的倍率性能和高壓循環(huán)性能等；



(2)一次顆粒的晶體形貌：通過控制合成條件改變晶體的優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)方向、晶粒大小、晶粒堆積方式。這一層面的優(yōu)化可以優(yōu)化電化學(xué)活性/惰性界面的面積、應(yīng)力釋放路徑、鋰離子擴(kuò)散路徑，從而提升電池的倍率性能、循環(huán)穩(wěn)定性和能量密度等