镍酸锂分解温度

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锂离子电池三元正极材料基础知识

• 2、在低温(－30 ℃)放电时，电压均下降较多，这主要是由于在低温情况下Li+ 运动及传导能力严重减弱，造成电池内阻大幅上升，从而导致电池放电压降较大，而高温状态下，Li+ 热运动能力及离子扩散都得以增强，使得可以参与反应的Li+ 数量有所增加，同时也在一定程度上降低了电池内阻，使电池放电压降减小，从而使电池表现出高于常温状态的放电能力。
• Ni元素 Ni的存在有利于提高材料的可逆嵌锂容量，但过多的Ni会使材料的循环性能恶化
• Mn元素 Mn不仅可以降低材料的成本，而且稳定结构，提高材料的稳定性和安全性。Mn的含量太高会出现尖晶石相而破坏材料的层状结构。
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概述
研究方向
• 寻求合适的Ni、Co、Mn配比 • 提高振实密度（NCM的压实密度低3.6g/cm3；
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结构
• 在LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2三元材料中，Ni、Co、
Mn分别以+2、+3、+4价存在，也存在少量的 Ni3+和Mn3+ 充放电过程中除了有Co3+/4+的转变外，还存在Ni 2+/3+和Ni 4+/3+的电子转移，使材料具有更高的比容量，Mn4+的存在稳定了结构。理论容量278mAh/g。
• 7、固相反应时间：高温固相反应时间短，材料未能形成良好的层状结构，材料中阳离子的无序度较高，出现阳离子混排的情况比较明显，同时晶体结晶度也较差。随着固相反应时间的增加，层状特性逐渐明显，晶体中阳离子扩散的更为均匀。
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性能测试
• SEM分析：产物形貌是否粘结，是否为球形，是否团聚，颗粒大小是否均匀，是否均匀分散，颗粒大小适中，表面是否粗糙，排列是否紧密

锂电池各个体系性能参数

钴酸锂1.钴酸锂的概述1992年SONY公司商品化锂电池问世，由于其具有工作电压高、能流密度高、循环压寿命长、自放电低、无污染、安全性能好等独特的优势，现已广泛用作移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等的电源。

并已在航天、航海、人造卫星、小型医疗仪及军用通讯设备中逐步发展成为主流应用的能源电池。

Sony公司推出的第一块锂电池中，正极材料是钴酸锂，负极材料为碳。

其中，决定电池的可充电最大容量及开路电压的主要是正极材料。

因此我国现有的生产正极材料公司，产品几乎全部是钴酸锂。

与钴酸锂同属4伏正极材料的候选体系有镍酸锂和锰酸锂两大系列，这两个系列材料在性能上各有长短，锰酸锂在原料价格上优势明显。

但在容量和循环寿命上存在不足。

钴酸锂的实际使用比容量为130mAh／g，循环次数可达到300至500次以上：而锰酸锂的实际比容量在100mAh ／g左右，循环次数为100至200次。

另外，磷酸铁锂电池有安全性高。

稳定性好、环保和价格便宜优势，但是导电性较差，而且振实密度较低。

因此其在小型电池应用上没有优势。

国内钴酸锂市场需求变化呈现典型的中国市场特征，历史较短，但发展较快，多数企业在很短时间进入，但生产企业规模不大，产品主要集中在中低档。

2002年，国内钴酸锂材料市场需求量为2400吨，大多数产品依靠进口，但随着国内主要生产企业的投产，产能和需求量得到了极大的提升，2006年需求量达到6500吨，2008年需求量接近9000吨。

2001年全球主要生产高性能钴酸锂、氧化钴材料的生产企业是比利时Umicore 公司，美国OMG和FMC公司,日本的SEIMEI和日本化学公司等国外企业。

另外台湾地区的台湾锂科科技公司也是重要的生产企业。

而国内的生产企业为北京当升科技、湖南瑞翔、中信国安盟固利、北大先行和西安荣华等。

这些生产企业有些是从科研机构孵化而来，有些是具有上有资源优势的企业。

2.钴酸锂的材料构成LiCoO2在目前商业化的锂离子电池中基本上选用层状结构的锂离子二次电池正极材料（钴酸锂）的液相合成工艺，它采用聚乙烯醇（ＰＶＡ）或聚乙二醇（ＰＥＧ）水溶液为溶剂，锂盐、钴盐分别溶解在ＰＶＡ或ＰＥＧ水溶液中，混合后的溶液经过加热，浓缩形成凝胶，生成的凝胶体再进行加热分解，然后在高温下煅烧，将烧成的粉体碾磨、过筛即得到钴酸锂粉。

几种正极材料对比

锂电池的几种主要正极材料1、锂电池正极材料主要有钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、钒的氧化物和三元材料等。

锂电池的性能主要取决于所用电池内部材料的结构和性能。

这些电池内部材料包括正极材料、负极材料、电解液、隔膜和导电材料等。

其中正、负极材料的选择和质量直接决定锂电池的性能与价格。

因此廉价、高性能的正、负极材料的研究一直是锂电池行业发展的重点。

负极材料一般选用碳材料，目前的发展比较成熟。

而正极材料的开发已经成为制约锂电池性能进一步提高、价格进一步降低的重要因素。

在目前的商业化生产的锂电池中，正极材料的成本大约占整个电池成本的40％左右，正极材料价格的降低直接决定着锂电池价格的降低。

对锂动力电池尤其如此。

比如一块手机用的小型锂电池大约只需要5克左右的正极材料，而驱动一辆电动汽车用的锂动力电池可能需要高达500千克的正极材料。

衡量锂电池正极材料的好坏，大致可以从以下几个方面进行评估：（1）正极材料应有较高的氧化还原电位，从而使电池有较高的输出电压；（2）锂离子能够在正极材料中大量的可逆地嵌入和脱嵌，以使电池有高的容量；（3）在锂离子嵌入/脱嵌过程中，正极材料的结构应尽可能不发生变化或小发生变化，以保证电池良好的循环性能；（4）正极的氧化还原电位在锂离子的嵌入/脱嵌过程中变化应尽可能小，使电池的电压不会发生显著变化，以保证电池平稳地充电和放电；（5）正极材料应有较高的电导率，能使电池大电流地充电和放电；（6）正极不与电解质等发生化学反应；（7）锂离子在电极材料中应有较大的扩散系数，便于电池快速充电和放电；（8）价格便宜，对环境无污染。

锂电池正极材料一般都是锂的氧化物。

研究得比较多的有钴酸锂，镍酸锂，锰酸锂，磷酸铁锂和钒的氧化物等。

导电聚合物正极材料也引起了人们的极大兴趣。

1.1、钴酸锂在目前商业化的锂电池中基本上选用层状结构的钴酸锂作为正极材料。

其理论容量为274mAh/g，实际容量为140mAh/g左右，也有报道实际容量已达155mAh/g。

锂电池各个体系性能参数

并已在航天、航海、人造卫星、小型医疗仪及军用通讯设备中逐步发展成为主流应用的能源电池。

Sony公司推出的第一块锂电池中，正极材料是钴酸锂，负极材料为碳。

其中，决定电池的可充电最大容量及开路电压的主要是正极材料。

因此我国现有的生产正极材料公司，产品几乎全部是钴酸锂。

与钴酸锂同属4伏正极材料的候选体系有镍酸锂和锰酸锂两大系列，这两个系列材料在性能上各有长短，锰酸锂在原料价格上优势明显。

但在容量和循环寿命上存在不足。

钴酸锂的实际使用比容量为130mAh／g，循环次数可达到300至500次以上：而锰酸锂的实际比容量在100mAh ／g左右，循环次数为100至200次。

另外，磷酸铁锂电池有安全性高。

稳定性好、环保和价格便宜优势，但是导电性较差，而且振实密度较低。

因此其在小型电池应用上没有优势。

2001年全球主要生产高性能钴酸锂、氧化钴材料的生产企业是比利时Umicore 公司，美国OMG和FMC公司,日本的SEIMEI和日本化学公司等国外企业。

另外台湾地区的台湾锂科科技公司也是重要的生产企业。

而国内的生产企业为北京当升科技、湖南瑞翔、中信国安盟固利、北大先行和西安荣华等。

这些生产企业有些是从科研机构孵化而来，有些是具有上有资源优势的企业。

锂电池的几种主要正极材料对比分析

锂电池的几种主要正极材料对比分析锂电池的性能主要取决于所用电池内部材料的结构和性能。

介绍一下锂电池主要正极钴酸锂，镍酸锂，锰酸锂，磷酸铁锂和钒的氧化物等。

锂电池的性能主要取决于所用电池内部材料的结构和性能。

这些电池内部材料包括正极材料、负极材料、电解液、隔膜和导电材料等。

其中正、负极材料的选择和质量直接决定锂电池的性能与价格。

因此廉价、高性能的正、负极材料的研究一直是锂电池行业发展的重点。

负极材料一般选用碳材料，目前的发展比较成熟。

而正极材料的开发已经成为制约锂电池性能进一步提高、价格进一步降低的重要因素。

在目前的商业化生产的锂电池中，正极材料的成本大约占整个电池成本的40％左右，正极材料价格的降低直接决定着锂电池价格的降低。

对锂动力电池尤其如此。

比如一块手机用的小型锂电池大约只需要5克左右的正极材料，而驱动一辆电动汽车用的锂动力电池可能需要高达500千克的正极材料。

锂电池正极材料一般都是锂的氧化物。

研究得比较多的有钴酸锂，镍酸锂，锰酸锂，磷酸铁锂和钒的氧化物等。

导电聚合物正极材料也引起了人们的极大兴趣。

1、钴酸锂在目前商业化的锂电池中基本上选用层状结构的钴酸锂作为正极材料。

其理论容量为274mAh/g，实际容量为140mAh/g左右，也有报道实际容量已达 155mAh/g。

共沉淀法制备镍锰酸锂烧结过程及其性能分析

碳酸钠，并采用超声波对沉淀剂进行彻底溶解。随表明到达 600 ℃后，掺锂沉淀开始出现较为明显的
后将沉淀剂溶液以 1 mL·min-1 的速度缓慢滴入配好特征峰，此处特征峰与镍锰酸锂、部分锂锰氧化物
的硫酸镍和硫酸锰溶液中，缓慢生成细小的颗粒。和部分锂镍氧化物特征峰符合，这几种镍和锰的价
沉淀剂完全加入后，继续在磁力搅拌器上搅拌约态相同，结合 XRD 中的信息，说明 600 ℃开始，
本文以氢氧化钠为沉淀剂，采用共沉淀法制备镍锰酸锂，利用 TG-DTA 和 XRD 来分析讨论制备镍锰酸锂中的煅烧反应历程及其煅烧反应动力学，并对制备得到的镍锰酸锂进行了简单的表征和电化学分析，结果表明煅烧过程对镍锰酸锂的性能有很大影响，长时间高温煅烧对于镍锰酸锂正极材料的制备是必要的。
1 实验部分
德国 Mbraun 有限公司；液压封口机，深圳市精科机应当为产物的进一步分解，但是 XRD 中二价锰的峰
电设备有限公司；冲片机，深圳市铭锐祥自动化设强度却进一步下降，并且此时为放热峰，原因可能
备有限公司；压片机，深圳市铭锐祥自动化设备有是由于测试过程中部分分解产物再次同时发生氧化
限公司；扫描电子显微镜，捷克 Tescan 公司；充放反应，所以只有一个明显的放热峰。在 750 ℃的
第 53 卷第 2 期 2024 年 2 月
辽宁化工 Liaoning Chemical Industry
Vol.53，No. 2 February，2024
共沉淀法制备镍锰酸锂烧结过程及其性能分析
杨鸿，李学田*
（沈阳理工大学环境与化学工程学院，辽宁沈阳 100159）
摘
要：镍锰酸锂是锂离子电池中具有更好未来的发展方向之一，其具有的高放电平台、低制备

层状结构正极材料的发展历程之暴脾气镍酸锂（LNO）

层状结构正极材料的发展历程之暴脾气镍酸锂（LNO）2019-02-25 17:39:07早在LCO商业化之初，出于价格和资源方面的考虑，使用更为丰富的镍替代LCO中的钴是一项能将钴拉下神坛的最直接的途径。

具有六方结构的LNO有着与LCO类似的化学式形式和结构，理论比容量也几乎一样。

钴酸锂开启了锂离子商品化的新纪元，一时间元素钴风光无限，象极了2017年股市中的钴爷爷钴奶奶，化学周期表众兄弟纷纷表示不服，跃跃欲试。

不服的主要分三派——（1）同处元素周期表第四周期3d派（图中红方框），（2）处于元素第五周期的4d派（图中蓝方框）；（3）处于元素第六周期的5d派（图中绿方框）。

但是从理论上说，无论是3d派、4d派还是5d派，几乎都能形成类似LiMO2形式的电活性材料，但三教九流不不是谁都能登堂入室的，4d派5d派不是贵金属（铂、铱、钯、钌、铑、）就是重金属（铌、钼）。

而3d派中钒（有毒），钛、铁、铜的复合氧化物因结构不稳定、可逆性太差，还远远达不到实用化要求，甚至有的电压太低，只能沦为负极材料，综合下来只有LiNiO2、LiMnO2能与LiCoO2相提并论，形成所谓层状锂电材料的元素三杰。

而事实上，锰钴镍三兄弟确实在锂电领域中撑起了一片天，不单单各自走出了LiNiO2、LiMnO2这些“正统”路线，也仿效三英战吕布，合力打出了LiNixCoyMnyO2 (其中x+y+z=1)多种套路，根据x:y:z的比例分别有111型、523型、811型等，在锂电领域大有登峰造极之势，此情况暂且不表，先聊聊层状镍酸锂LiNiO2（可简称LNO）。

其实，早在LCO商业化之初，出于价格和资源方面的考虑，使用更为丰富的镍替代LCO中的钴是一项能将钴拉下神坛的最直接的途径。

具有六方结构（R`3m）的LNO有着与LCO类似的化学式形式和结构，理论比容量也几乎一样（275mAh/g）。

“类似”、“几乎”这些字眼也意味着两者还是有所不同，材料科学中常常讲“结构决定性质”，而又是谁在决定着结构呢？理解这个问题要进一步深入到原子层面上，特别是原子的最外围的活跃电子和活跃轨道。

锂电池的安全性设计

锂电池的安全性设计为了避免因使用不当造成电池过放电或者过充电，在单体锂离子电池内设有三重保护机构。

一是采用开关元件，当电池内的温度上升时，它的阻值随之上升，当温度过高时，会自动停止供电；二是选择适当的隔板材料，当温度上升到一定数值时，隔板上的微米级微孔会自动溶解掉，从而使锂离子不能通过，电池内部反应停止；三是设置安全阀（就是电池顶部的放气孔），电池内部压力上升到一定数值时，安全阀自动打开，保证电池的使用安全性。

有时，电池本身虽然有安全控制措施，但是因为某些原因造成控制失灵，缺少安全阀或者气体来不及通过安全阀释放，电池内压便会急剧上升而引起爆炸。

一般情况下，锂离子电池储存的总能量和其安全性是成反比的，随着电池容量的增加，电池体积也在增加，其散热性能变差，出事故的可能性将大幅增加。

对于手机用锂离子电池，基本要求是发生安全事故的概率要小于百万分之一，这也是社会公众所能接受的最低标准。

而对于大容量锂离子电池，特别是汽车等用大容量锂离子电池，采用强制散热尤为重要。

选择更安全的电极材料，选择锰酸锂材料，在分子结构方面保证了在满电状态，正极的锂离子已经完全嵌入到负极炭孔中，从根本上避免了枝晶的产生。

同时锰酸锂稳固的结构，使其氧化性能远远低于钴酸锂，分解温度超过钴酸锂100℃，即使由于外力发生内部短路（针刺），外部短路，过充电时，也完全能够避免了由于析出金属锂引发燃烧、爆炸的危险。

另外，采用锰酸锂材料还可以大幅度降低成本。

提高现有安全控制技术的性能，首先要提高锂离子电池芯的安全性能，这对大容量电池尤为重要。

选择热关闭性能好的隔膜，隔膜的作用是在隔离电池正负极的同时，允许锂离子的通过。

当温度升高时，在隔膜熔化前进行关闭，从而使内阻上升至2000欧姆，让内部反应停止下来。

当内部压力或温度达到预置的标准时，防爆阀将打开，开始进行卸压，以防止内部气体积累过多，发生形变，最终导致壳体爆裂。

提高控制灵敏度、选择更灵敏的控制参数和采用多个参数的联合控制（这对于大容量电池尤为重要）。

镍锰酸锂正极材料的开发现状及面临的问题资料

镍锰酸锂锂电正极资料概括1、镍锰酸锂是什么？镍锰酸锂〔化学式：LiNiMnO4〕是一种电压平台约在的锂离子电池正极资料，理论比容量为，实质比容量大概在130mAh/g左右，其构造上近似往常的锰酸锂，但在电压平台、实质比容量、热循环稳固性等方面要比锰酸锂好得多，也因为镍锰酸锂在纳米尺度下也能够很稳固，所以不用像锰酸锂相同经过增大晶粒来提升稳固性，故在提升倍率方面也有特别大的优势〔注：电极资料颗粒纳米化是提升充放电倍率的重要门路〕。

2、跟其余锂离子电池正极资料有什么优势？当前使用中的和正在开发的锂离子电池正极资料主要有钴酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂等。

钴酸锂〔化学式：LiCoO2〕作为正在使用中的钴酸锂资料，因为资源少、价钱贵、不环保、安全性差，不合适作为一种普及型的正极资料在未来大型化电源〔如电动力车电源、储能电源〕中使用，即便是在现有资料根基上展开起来的二元、三元资料，也没有从根本上解决这些问题，所以未来只好在小型化便携设施上使用。

锰酸锂〔化学式：LiMn2O4〕锰酸锂资料价钱便宜、环保、安全、倍任性能好，但在应用中的最大问题是循环性能不好，特别是高温下，资猜中的三价锰离子和大倍率放电时在颗粒表面形成的二价锰离子，使得资料在电解液中的溶解显然，最后损坏了锰酸锂的构造，也降低了资料的循环性能。

目前在市场上真实能使用的锰酸锂资料都是经过改性举措获取的，这种改性举措一方面需要高规格的合成设施，另一方面也需假如以降低资料的可逆容量为代价，即便是这样，来自日本的高质量锰酸锂价格上也抵达了每吨25万以上。

磷酸亚铁锂〔化学式：LiFePO4〕磷酸亚铁锂是当前被各科研机构和公司宽泛看好的处于开发状态的锂离子电池正极资料。

假如从构成元素、构造、电压平台、比容量等方面看，磷酸亚铁锂能够说拥有价钱便宜、环保等长处。

但其结构倒是“过于稳固〞了，甚至连电子、锂离子也难以在电化学过程中表现出相应的活性来，所以导电性不好，影响了资料的倍任性能。

含部分晶须的镍酸锂研制

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含部分晶须的镍酸锂材料，同样作为电子材料，图在现有的基础上制备一种新型的镍酸锂基础材料，试即
含部分晶须的镍酸锂．同时希望该基础材料在其他领域（包括正极材料）具有应用价值．
１实验部分
１１试剂和仪器．试剂：氧化镍（Ｒ）成都科龙化工试剂厂；水乙醇（．，氢Ａ．，无ＡＲ）成都科龙化工试剂厂；酸锂（碳电子元件专用）成都钛极电子材料有限公司；酸（．，都科龙化工试剂厂．，硝ＡＲ）成仪器：Ｈ．０６型电热恒温鼓风干燥箱，上海精密实验设备有限公司；Ｘ．０１Ａ型箱式电阻炉，ＤＧ９７ＡＳ２１—２
原料中添加过量锂以防止因高温挥发导致缺锂相的形成］这种材料进行改性，备出接近化学计量的．对制
ＬＮＯ（＜．ｉｉ：００２的Ｌ。枉．制备镍酸锂的前期实验过程当中，现利用该工艺方法还能够制备出一种ｉｏ）在发
影响．ＤＣＴ用Ｓ．Ｇ对试样的热行为进行分析，分别用ＳＭ和ＸＤ对材料的微观结构和物相组成进行表征．果表明：并ＥＲ结烘干温度控制在２０℃ ；５￣／ｉ５以Ｃｒｎ从２Ｃ温至６０℃ ；且在６０℃ 下煅烧９ｈ此时获得的样品中有约６％的ａ５ｑ升２并２，０晶须存在，晶须的直径小于０３岬，．晶须的长度约为４６岬．～关键词：晶须；离子电池；酸锂；极材料锂镍正

三元动力锂离子电池不同温度循环失效分析

2021年1月第45卷第1期安徽大学学报（自然科学版）Journal of Anhui University（Natural Science EElition.）January2021Vol45No.1doi：10.3969/j.issn.1000-2162.202101013三元动力锂离子电池不同温度循环失效分析陆大班，林少雄，胡淑婉，张峥，彭文（合肥国轩高科动力能源有限公司，安徽合肥230012.）摘要：对不同温度条件下循环后石墨/镍钻锰酸锂（LiNi n.6Co n.£Mm,£O£）43Ah动力锂离子电池进行分析,研究温度对循环性能的影响.通过小倍率恢复和电化学交流阻抗（EIS）分析极化对容量衰减的影响.通过扫描电镜（SE：M）、X射线衍射仪（XRD）、扣电、原子吸收、容量微分（Q/d V）对拆解后材料进行表征•循环并没有破坏正、负极材料整体结构，但导致比容量损失；隔膜在循环过程中出现局部闭孔；高温循环对正极造成的影响更大•关键词：动力锂离子电池；循环；温度影响；容量衰减中图分类号:TQ152文献标志码:A 文章编号：10002162（2021）01-0092-06Analysis of cycling performance failure of ternary powerlithium ion cell at different temperatureLU Daban,UN Shaoxiong,HU Shuwan,ZHANG Zheng,PENG Wen（Hfci Gotion High-Tech Power ESncrgy Co.,Ltd.,Hefti230012,China.）Abstract:43Ah graphit.e/TJNi0.6Co0,2Mn0.2O2power lithium ion cells after cycling under different,temperature conditions were analyzed to study the effect,of temperature on the cycling performance.Small ratio recovery and EIS were used to analyze the effect,of polarization on capacity fade.SEM,XRD,coin cell,atomic absorption and d Q/d V were used to characterize the material after disassembling.The whole structure of cathode and anode material was not destroyed after cycle,but.the specific capacity was lost.；the separator was shut,down partly during the cycling process；high temperature cycle had more effect,on cathode.Keywords:power lithium ion cell；cycle；temperature effect.；capacity fade动力锂离子电池是电动汽车的心脏，循环寿命是衡量电池性能优劣的重要指标［12］.电池循环寿命的衰减，其实也就是电池当前的实际可用容量，相对于其出厂时的额定容量呈不断下降的一种变化趋势.对于理想的锂离子电池，在其循环周期内容量平衡不会发生改变，每次循环中的初始容量都应该是一定值，然而实际情况却复杂得多.任何能够产生或消耗锂离子的副反应都可能导致电池容量平衡的改变，这种改变是不可逆的，并且可以通过多次循环进行累积，对电池循环性能产生严重影响.影响锂离子电池循环寿命的因素有很多［36］，笔者以石墨/镍钻锰酸锂(LiNi0.6Co().2Mn0.2O2)43Ah收稿日期:20200909基金项目：国家重点研发计划项目(2016YFB0100304)作者简介：陆大班(1986—)，女，河北沧州人，合肥国轩高科动力能源有限公司工程师，:-mail：ludaban®.第1期陆大班，等：三元动力锂离子电池不同温度循环失效分析93动力锂离子电池为对象，研究温度对循环性能的影响.对循环前后的全电池以及拆解后的各种材料进行电性能、表面形貌、结构、元素等展开深入研究，以分析限制电池循环性能的影响因素，为后续设计改进提供参考方向.1实验1.1动力锂离子电池的准备将43Ah电池用Chroma充放电设备（Chroma,17020）进行循环测试，工步:1C恒流充到4.2V,转恒压充电至0.05C；静置30min；1C恒流放电到3.0V；静置30min,循环结束条件为容量衰减到初始容量的80%.循环温度分别为25C和55C，测试在恒温箱中进行.1.2对称电池制备在露点为一40°C的干燥房将空电态0%SOC待测电池拆解后取极片，用碳酸二甲酯清洗30min,然后在真空干燥箱中烘干，将正、负极极片分别剪成3cmX4cm小方形片若干，按照文献口］中的方法制作对称电池.制作正极对称电池时，集流体都选用铝箔，极片为两片相同的正极极片.制作负极对称电池时，集流体都选用铜箔，极片为两片相同的负极极片.隔膜采用限域性：隔膜有效使用面积为直径为1.4cm的圆形，其他部分用绿胶粘住，中间隔膜圆形区域面积固定，这样可以保证对称电池有效面积一致，具有可比性.对称电池使用铝塑膜封装，重新注入1mL与43Ah电池相同的电解液，真空封装后制作成对称电池.将制备好的对称电池在25C下老化12h后进行阻抗测试.1.3扣式半电池制备取1.2中烘干后的正极和负极极片.正极极片用N-甲基毗咯烷酮擦拭处理掉一面活性物质，负极极片用水擦拭处理掉一面活性物质，均处理成单面含活性物质的极片.用冲片机冲取成直径为1.4cm 的圆片，在真空干燥箱中干燥备用.使用CR2016型扣式电池的底壳和顶盖，在水和氧气体积含量控制都小于0.001%的手套箱中将泡沫镍、锂片、隔膜、极片依次叠放，并滴加50“L与43Ah电池相同的电解液组装成扣式半电池，正、负极扣式半电池都分别制作4个平行样品.使用新威测试柜（深圳新威, CT-4008）测试扣电的比容量，正极扣电测试步骤：0.1C恒流充电到4.3V,静置30min,0.1C恒流放电到3.0V,静置30min,再循环一次.负极扣电测试步骤：0.1C恒流放电到0.005V,5mA恒流放电到0.005V,静置30min,0.1C恒流充电到2.0V,静置30min,再循环2次.1.4性能测试及方法全电池和对称电池的电化学阻抗（EIS）测试使用电化学工作站（英国Solarton,1260+1287A）测试.全电池阻抗测试条件为：电流1200mA,频率范围1000〜0.01Hz.对称电池抗测试条件为：电压5mV,频率范围1000000〜0.01Hz.全电池d Q/d V测试采用新威测试柜（深圳新威,CT-9004）进行.测试步骤：0.04C恒流放电到3.0V;静置30min,0.04C恒流充电到4.2V,静置30min,0.04C恒流放电到3.0V,使用电压间隔0.001V采集数据.将1.2中烘干后正、负极极片后刮粉，获得正、负极粉末材料.采用场发射扫描电镜（SEM,美国FEI,NOVA NANOSEM450）、能谱仪（EDS，美国FEI,x-max25）和原子吸收光谱仪（美国PerkinElmer,PinAAcle900T）分析材料形貌和元素变化；采用X射线衍射仪（XRD,日本理学，Smart-Lab）分析材料结构变化.2结果与讨论2.1极化分析表1将所有测试电池的信息进行了汇总分析.电池循环容量衰减到初始容量的80%后，其中25C 下电池循环1444圈,5C下电池循环1258圈，循环后电池采用阶梯放电的方法研究极化影响.阶梯94安徽大学学报(自然科学版)第45卷放电步骤如下：1 C 放电到3. 0 V;静置30 min ；0. 1 C 放电到3. 0 V;静置30 min ；0. 01 C 放电到3. 0 V, 0. 01 C 放电循环3次.采用小倍率放电可以排除由于极化对电池容量衰减造成的影响，可将电池中剩余容量全部放出•通过表中数据可以看出，各电池小倍率放电后计算得出的容量保持率明显升高，25 °C 循环的电池容量恢复率比55 °C 循环的电池容量恢复率高•说明常温下由于电池极化对容量衰减造成的影响比高温要大，此影响造成可逆容量损失，通过小倍率可恢复.高温对电池造成的不可逆损害更大，因高温下电池长期循环会胀气，导致界面变差，极化增大,小倍率放电容量也不可恢复•表1电池循环和容量恢复数据循环数据容量恢复数据小倍率放编号温度/°c 初始容量/Ah 循环后容量/Ah 循环圈数容量保持率/%1C 放电容量/Ah 0. 1 C 放电容量/Ah 0.01C 放电3次总容量/Ah 总放电容量 /Ah 电后容量保持率/%12544. 8835.971 44480.1536.13 4. 16 1. 4441. 7392.9825546. 8036.781 25878.5937.30 2. 470.8740. 6486. 842. 2 阻抗分析图1是0% SOC 状态下不同全电池和对称电池的阻抗数据，表2是相应拟合结果• Fresh 代表没有做过循环的电池,5,5 °C 分别代表在25,55 °C 下循环的电池•其中R s 为欧姆阻抗R sei 为负极SEI 膜阻抗R cei 为正极CEI 膜阻抗 R 为电荷转移阻抗•Z7mQ(a)全电池0 5 10 1520 25 30Z7Q (c)负极对称电池图1 0% SOC 状态下不同全电池和对称电池的阻抗图表2阻抗拟合数据种类材料状态R s/ mQ R sei / mQ R d mQ Fresh 0. 950. 46 2. 89全电池25 C 1. 110. 16 3. 7555 C0.880. 26 5. 58种类材料状态R s /Q R SEI ( R CEI )/ Q R t/Q Fresh 1. 4348. 97924. 05正极对称电池25 C 1.921 1. 40794. 6555 C 1. 4481. 181无法拟合Fresh 1. 615 6. 12111.81负极对称电池25 C 1.299 1. 6169.58255C 1.288 6. 9419.103由图1、表2通过比较得出，不同温度条件下循环后全电池R sei 都比Fresh 电池的低，说明循环过程中SEI 膜发生分解再生等反应反而使SEI 膜变得致密导致其阻抗变小.55 C 循环的电池R sei 比 25 C 循环的要稍大，说明高温下SEI 分解和再生反应更多，导致SEI 增厚，从而引起阻抗较25 C 循环电池的增大.不同温度条件下循环后全电池R t 都比Fresh 电池的高，且随着温度升高R t 增加更多，说第1期陆大班，等：三元动力锂离子电池不同温度循环失效分析95明循环过程中发生的副反应导致极片阻抗变大，温度越高副反应发生的越多，导致电池胀气界面变差,对电池影响更大.阻抗数据也说明，电池循环过程中容量衰减极化影响由电池阻抗增大引起.采用对称电池可单独研究正极或者负极的阻抗影响，对于正极对称电池，盾环后R cei明显降低，旦R t明显增大,且温度越高增加越多,5°C循环的正极对称电池因R t太大无法拟合出数值•对于负极对称电池,5C循环后R sei明显降低,5C循环后R sei稍微增大，旦各温度循环后R c都降低，说明循环对负极没有造成明显影响，反而阻抗降低，有利于降低电池极化.55C循环的负极对称电池总阻抗比25C的要大，证明高温下负极发生的副反应比常温下要多.从对称电池数据分析得出，盾环后全电池阻抗增大主要是由正极阻抗增大引起.2.3形貌和元素分析图2是各种材料的SEM图.图2正极材料、负极材料和隔膜的SEM图由图2可以看出，正极材料经过25C和55C循环后形貌都无明显变化，正极颗粒依然为球状，半有少量颗粒破碎•而循环后负极石墨表面明显覆盖了较厚的副产物，且随着循环温度升高，副产物明显增多•通过面扫描EDS分析副产物元素含量，数据汇总在表3中.表3负极材料EDS数据%元素质量百分比材料状态C O F PFresh97.440.32 2.140.1025C83.97 6.08869 1.2655C28.5843.9822.63 4.81由表3可以看出，盾环后电池O元素含量较高，且温度越高O元素含量也越高，可能是循环过程中SEI不断分解、再生等反应形成Li2O、Li2CO3或ROCO z Li等副产物.与Fresh电池隔膜对比，盾环后隔膜有明显闭孔现象，说明循环过程中电池会产热，热量导致隔膜局部出现闭孔•闭孔后会降低隔膜离子电导率,较低的离子电导率会增大电池内阻，使电池极化增大，造成电池容量衰减•采用原子吸收法测试正、负极极片中Li元素含量，数据汇总在表4中.96安徽大学学报（自然科学版）第45卷表4正、负极材料Li 含量%材料状态正极Li 质量百分比负极Li 质量百分比Fresh6.330.6025 C 6.051. 3755 C 5.76 3.85由表4可知，循环后电池正极Li 含量降低，负极Li 含量增加.高温55 °C 循环正极Li 含量比25 °C 循环正极的要少，负极Li 含量更多，说明循环过程中正极的Li 消耗在负极形成一些副产物，高温时发生的副反应更多，温度越高循环对电池影响更大，此结果与SEM 得到的结果一致.2. 4 XRD 分析正、负极材料XRD 如图3所示，正极XRD 的精修数据列于表5.(b)55 °C 25 °C 10 20 30 40 50 60 70 80 9060 70 8020/(。

高镍ncm的dsc曲线

高镍ncm的dsc曲线高镍NCM（镍钴锰酸锂）是一种常用的正极材料，用于锂离子电池中。

DSC（差示扫描量热法）是一种常用的热分析技术，用于研究材料的热性质和热反应。

高镍NCM的DSC曲线可以提供关于其热性质和热反应的重要信息。

下面是对高镍NCM的DSC曲线可能出现的特征和解释的多角度全面回答：1. 起始放热峰（Exothermic Peak），高镍NCM的DSC曲线通常在较低温度范围内会出现一个起始放热峰。

这可能是由于材料中的氧化还原反应或者结构相变引起的。

起始放热峰的位置和强度可以提供关于材料的热稳定性和热反应活性的信息。

2. 放热峰（Exothermic Peak），在高温范围内，高镍NCM的DSC曲线可能会出现一个或多个放热峰。

这些放热峰通常与材料的化学反应、相变或者热分解等热反应相关。

放热峰的位置、形状和强度可以提供关于材料的热稳定性、热容量和热反应动力学的信息。

3. 吸热峰（Endothermic Peak），除了放热峰外，高镍NCM的DSC曲线还可能出现一个或多个吸热峰。

这些吸热峰通常与材料的相变、吸热反应或者热吸附等热过程相关。

吸热峰的位置、形状和强度可以提供关于材料的相变温度、热容量和热反应动力学的信息。

4. 峰温（Peak Temperature），DSC曲线的峰温是指放热峰或吸热峰的最高温度。

峰温可以用来确定材料的热反应发生的温度范围，以及材料的热稳定性和热反应动力学。

5. 热焓变化（Enthalpy Change），DSC曲线中的峰面积可以用来计算热焓变化，即热反应过程中释放或吸收的热量。

热焓变化可以提供关于材料的热反应能力和热稳定性的信息。

综上所述，高镍NCM的DSC曲线可以通过分析起始放热峰、放热峰、吸热峰、峰温和热焓变化等特征来获得关于材料的热性质和热反应的全面信息。

这些信息对于锂离子电池的设计和性能优化具有重要意义。

镍酸锂分解温度

镍酸锂分解温度1. 简介镍酸锂（LiNiO2）是一种重要的正极材料，广泛应用于锂离子电池中。

了解镍酸锂的分解温度对于提高电池的安全性能和性能稳定性具有重要意义。

在本文中，我们将深入探讨镍酸锂的分解温度及其影响因素。

2. 镍酸锂分解反应镍酸锂在高温下会发生分解反应，主要表现为氧气的释放和结构的破坏。

其分解反应可以表示为以下方程式：2LiNiO2 → Li2O + NiO2 + O2从上述方程可以看出，镍酸锂在高温下会分解成氧化锂（Li2O）、二氧化镍（NiO2）和氧气（O2）。

这个过程释放出大量的氧气，并导致材料结构的破坏。

3. 分解温度的测定方法确定镍酸锂的分解温度是非常重要的，因为它直接关系到电池在高温环境下的安全性能和寿命。

常见的测定方法包括热失重分析法（TGA）、差示扫描量热法（DSC）和热膨胀分析法（TMA）等。

3.1 热失重分析法热失重分析法是一种常用的测定材料分解温度的方法。

该方法通过加热样品，并测量样品质量变化来确定分解温度。

在镍酸锂样品加热过程中，当样品开始分解时，会发生质量减少，通过监测质量变化可以确定分解温度。

3.2 差示扫描量热法差示扫描量热法是一种通过测量样品与参比物之间的温度差异来确定分解温度的方法。

在该方法中，将镍酸锂样品与一个惰性材料（通常为铂）作为参比物同时加热，在加热过程中通过比较两者之间的温度差异来确定镍酸锂的分解温度。

3.3 热膨胀分析法热膨胀分析法是一种通过测量材料在升温过程中体积变化来确定其分解温度的方法。

在镍酸锂样品加热过程中，当样品开始分解时，会发生体积变化。

通过监测体积变化可以确定分解温度。

4. 影响因素镍酸锂的分解温度受到多种因素的影响。

以下是一些常见的影响因素：4.1 结构镍酸锂的结构对其分解温度有重要影响。

不同结构的镍酸锂具有不同的化学键强度和稳定性，从而导致不同的分解温度。

通常情况下，具有更强化学键的结构会具有更高的分解温度。

4.2 晶体缺陷晶体缺陷是指晶体中原子位置或组成发生变化所引起的缺陷。

镍酸锂分解温度

镍酸锂分解温度
镍酸锂（LiNiO2）是一种重要的锂离子电池正极材料，具有高能量密度、长循环寿命和较高的安全性等优点。

然而，在高温环境下，镍酸锂会发生分解反应，导致电池性能下降甚至发生安全事故。

因此，了解镍酸锂的分解温度及其影响因素对于提高锂离子电池的安全性能具有重要意义。

镍酸锂的分解温度通常在250-350℃之间，并受晶体结构、杂质、水分和加热速率等因素影响。

一般来说，随着晶体结构的改善和杂质含量的降低，镍酸锂的分解温度会相应提高。

此外，水分对镍酸锂的热稳定性也有很大影响，因为水分子可以与锂离子结合生成氢氧化锂，从而降低镍酸锂的稳定性。

因此，在制备和使用镍酸锂的过程中，需要严格控制水分含量。

加热速率对镍酸锂分解温度的影响主要体现在两个方面：一是加热速率过快会导致样品内部温度分布不均匀，从而影响分解反应的进行；二是加热速率过快会导致样品表面的氧气迅速消耗，从而降低分解反应的温度。

因此，在研究镍酸锂的分解过程时，需要选择合适的加热速率。

为了提高镍酸锂的热稳定性，研究人员采取了多种方法，如掺杂其他金属元素、表面改性、纳米化等。

这些方法可以有效提高镍酸锂的分解温度，从而提高锂离子电池的安全性能。

例如，通过掺杂镁、铝等金属元素，可以在镍酸锂晶格中引入缺陷位点，
从而降低其稳定性；同时，这些金属元素还可以与氧分子发生反应生成稳定的氧化物，从而提高镍酸锂的热稳定性。

此外，表面改性和纳米化也可以有效提高镍酸锂的热稳定性，因为这些方法可以改变镍酸锂的表面结构和晶粒尺寸，从而影响其分解过程。

电动汽车锂电池灭火技术

电动汽车锂电池灭火技术作者：薛东泽来源：《消防界》2021年第08期摘要：在电动汽车行业稳步发展的进程中，动力锂电池的火灾问题备受关注。

根据相关的调查研究显示，电动汽车发生火灾的主要原因在于内部动力锂电池热失控所致，与之相关的灭火技术成为了瞩目的焦点。

本文详细解读电动汽车锂电池灭火技术。

关键词：电动汽车;锂电池;灭火技术电动汽车在实际运用的时候，动力锂电池的充放电过程属于一个循环的过程，是一种复杂的化学反应，在这一阶段，应该重视锂电池的火灾隐患。

因为负极表面SEI膜的热稳定特性，若是温度达到了120—140℃时，便会产生热分解，SEI膜的分解过程中，使得负极裸露在外，与电解液相互接触之后，便产生了明显的还原反应，最终放出较多的可燃性气体，同时也会散发热量，引起严重的火灾事故。

一、电动汽车锂电池的结构电动汽车锂电池是整车的动力源泉，也是核心技术所在，目前锂电池备受关注，应该积极的重视其基本的结构[1]。

现阶段，电动汽车上运用到的电芯涉及到不同的外形，主要有圆形和方形之分，圆形电芯有18650、21700两种。

锂电池依照外包材料进行区分，涉及到铝壳锂电池和钢壳锂电池等不同的种类，按照正极材料可以划分出锰酸锂和镍钴铝等。

锂电池的热稳定性大小顺序如下：磷酸铁锂电池>锰酸锂电池>三元材料电池（NCM、NCA）>钴酸锂电池。

目前，方形电芯在国内成为了主流。

二、电动汽车锂电池起火原因（一）起火案例分析电动汽车的相关起火案例证实，起火的原因多是因为动力锂电池热失控导致。

经过对某一款电动汽车一年起火的时间概述，了解到在温度相对较高的5月份到8月份起火案例例数占据总数的52%以上，可见环境温度也是导致动力锂电池起火的重要原因。

在该研究案例中，结合车辆运行状态统计的情况来看，充电过程中起火占比为68%，行驶过程起火占比为20%，静止和其他情况下起火占比为12%。

（二）热失控发生机制当SEI膜分解释放出的热量，让电芯的温度迅速上升，当达到180—200℃的时候，正极便会出现分解的情况，正极分解的时候释放出大量的原子态氧，其拥有着较高的活性，会直接让电解液剧烈的分解，短时间内电芯便会积聚大量的热气，在温度较高或者是充电电压较高的时候，便会出现潜在的放热副反应，热量聚集的过程中，电芯温度和压力明显提高，最终导致热失控的问题产生，正极热分解量最大。

811三元材料烧结工艺的研究

811三元材料烧结工艺的研究李云峰;罗传军【摘要】以共沉淀法合成的前驱体为原料,通过前驱体、锂源等物料的热分析结果,结合一系列烧结实验,最终确定针对811高镍三元材料的烧结工艺制度.采用XRD、SEM、TGA/DSC、粒度仪、蓝电测试柜、GSAS精修软件、ICP、比表测试仪对材料的结构、形貌、理化性能以及电化学性能进行表征分析.结果表明在500℃预烧温度,800℃烧结温度下材料的理化性能能达到最佳状态,表面残锂为0.99％,锂镍混排度为0.8％,同时在此烧结制度下材料的电性能发挥也能达到最佳状态,0.2C首次放电比容量为202.5mAh/g,效率85％,在1C的放电电流下的比容量为190mAh/g.【期刊名称】《世界有色金属》【年(卷),期】2018(000)013【总页数】4页(P1-4)【关键词】锂离子电池;高镍三元材料;烧结工艺;电化学性能【作者】李云峰;罗传军【作者单位】多氟多化工股份有限公司,河南焦作454191;多氟多化工股份有限公司,河南焦作454191【正文语种】中文【中图分类】O614.111随着锂离子电池行业的快速发展，目前已经商品化钴酸锂材料由于成本较高、比容量偏低、毒性大等方面的原因已经面临逐渐被三元材料的替代的趋势[1]。

层状结构的三元材料镍钴锰酸锂由于综合了锰酸锂、钴酸锂、镍酸锂三种材料的优点而具备协同效应，成为具有良好应用前景的锂离子正极材料之一；在三元材料中，高镍三元材料由于镍含量更高，具有放电容量高，成本低，污染小等优点[2-3]。

锂离子电池的性能有很大一部分是依赖于正极材料的性能，而正极材料的合成一般是通过烧结工艺得到的；行业内烧结工艺分为预烧结和烧结两步，第一步预烧结通常是为了使前驱体和锂源分解，从而使得后续合成三元材料的化学反应进行得更为顺利；第二步烧结过程是合成三元材料的关键化学反应阶段[4]。

这其中涉及的化学反应如下：其中M=Ni、Co、Mn，在一定的高温条件下Li2O与MO的晶粒界面发生反应，生成层状化合物LiMO2，该反应的第一阶段是在晶粒界面或界面邻近的反应物晶格中生成LiMO2晶核，高温条件下有利于晶核的生成[4]。