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【本刊精选】《锂源及烧结条件对三元材料电化学性能影响》

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【本刊精选】《锂源及烧结条件对三元材料电化学性能影响》

来源:
《电源技术》编辑部
发布时间:
2019/07/18
浏览量

201903期刊载了湖南海利锂电科技股份有限公司汪永斌先生的文章锂源及烧结条件对三元材料电化学性能影响

该文章主要内容:采用高温固相两次烧结法,以氢氧化锂和碳酸锂为锂源制备了性能优良的三元正极材料(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2),研究表明以氢氧化锂低温制备的材料其综合电性能表现更加优异。在室温25 ℃,高电压范围3.0~4.45 V下,扣式电池1 C放电比容量达到171 mAh/g,400次充放电循环,容量保持率达到91%。

该文主要值得注意的要点:

1锂源及烧结条件会直接影响制备材料的物化特性

2采取适宜烧结条件氢氧化锂为锂源制备的材料性能表现更为优异

摘抄该文部分内容如下

三元正极材料LiNixCoyMn1-x-yO2,由于具有高电压、高比能量密度、好循环性能以及低廉价格等优点,迅速占领了锂离子动力电池正极材料市场[1-2]。高镍三元正极材料523622811NCA对烧结条件要求随着镍含量的提升而趋于苛刻提高充电电压会对材料的循环稳定性和安全性能提出严峻挑战[5-6]。

不做改性并提高材料容量和循环性能为前提,采用不同锂源两段烧结的方法制备了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,着重研究所制材料样品在高电压下(34.45 V容量和循环性能,探究不同烧结条件对性能影响程度,为进一步改LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2循环稳定性和加快实际应用奠定理论基础。

1 材料制备

按照LiM化学计量比1。011.12, M前驱体中NiCoMn总量,将赣锋锂业锂源和邦普循环三元前驱体入转速50 r/min斜式混料机混合均匀。

烧结分两次进行。第一次,混合材料置于烧结炉内,在空气气氛中,以3 ℃/min的速度升温至700 ,保温10 h后,开始降温,控制降温速率为5 ℃/min降至室温后,取出烧结后物料,经过破碎研磨,325目筛。第二次,经过过筛的粉料置于烧结炉内,在空气气氛中,以3 ℃/min的速度升温至800950 ,保温12 h后,开始降温,控制降温速率为5 ℃/min,至室温后,取出烧结后物料,经过破碎研磨,325目筛得到LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料。

2 材料表征

使用日本岛津X射线衍射仪分析样品物相,CuK a靶辐射,扫描范围10°90°,扫描速度2 (°)/min,管电压40 kV,管电流300 mA。采用扫描电镜观察样品的微观形貌。使用Malvern3000型激光粒度仪分析样品的粒度分布。采用智能振实密度仪测试样品的振实密度,每分钟振动300次,总共振动3 000次,样品质量为500 g。使用pH计测试样品的pH值。

3半电池制作及电化学性能测试

将所制备的正极材料、导电炭黑和聚偏氟乙烯按质量比9055混合,加入适量N-甲基吡咯烷酮,然后以小型真空搅拌机充分搅拌4 h,得到稀稠度适当的活性浆料,小型流延自动涂膜烘干机在铝箔上均匀涂覆并烘干,将所得极片冲制成直径为12 mm的小圆片,压片后在80 下继续烘干4 h。在高纯氩气保护的手套箱中,组装成2025型扣式电池。

采用蓝电CT2001A型电化学测试仪进行充放电测试,高电压范围为34.45 V。组装完成的电池在室温25 下,静置24 h后,首先采用0。1 C倍率,活化充放电三次,然后1 C倍率下进行循环充放电测试。

4 结果与讨论

4。1材料结构表征

两种锂源制备的三元材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,分别进行了XRD表征,如图1所示。

4。2 材料形貌表征

不同锂源制备的三元材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2SEM形貌如图2和图3所示,两种方法制备的材料,其晶粒边界清晰,小单晶的二次团聚颗粒为球形。样品颗粒都比较均匀,平均粒径10 μm左右。相比之下,以氢氧化锂制备的材料,其形状更加规整。

5 电化学性能分析

5.1锂源对材料电化学性能的影响

三元材料的煅烧过程是一个消耗氧气并产生废气的过程,采用碳酸锂会产生二氧化碳和水蒸气,采用氢氧化锂产生水蒸气。为不断提升材料品质,锂源已逐渐转向氢氧化锂。只有使用氢氧化锂才能得到高品质高镍正极材料。

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