镍钴铝

电化学形貌分析 用CT2001充放电测试仪(武汉产)测试电池的 充放电性能,电压为3.0V~4.3V。所有样品பைடு நூலகம் 以0.2C充放电1次，再以0.1C进行循环。
结果与讨论
结构分析
图为合成产物的XRD图
• 从图中可以看出，该 材料具有典型的αNaFeO2型层状结构， 属于六方晶系R3m空 间群，衍射峰非常尖 锐，背底平整，无明 • 显杂相峰，(006)晶面 和(102)晶面的衍射峰 、（108)晶面和(110) 晶面的特征衍射峰分 离明显，表明合成的 材料结晶完整，具有 规则的层状结构
样品分析 1.用D/max-250型全自动X射线衍射仪进行物 相分析。 2.用酸碱滴定法测定残碱含量，用卡尔费休 法测定水分的含量 3.在Optima 4300DV 型电感耦合等离子体原 子发射光谱仪上进行元素分析，按质量比 1： 10将样品与去离子水制成悬浮液，测定各 样品悬浮液的pH 值 4.用Masterizer 2000型粒度分布仪检测粒度 分布，用JSM-5600V型扫描电子显微镜观 察形貌。
述对材料碱性和残碱量的影 响。
实验步骤
LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 的制备
以前驱体镍钴铝氢氧化物Ni0.8Co0.15Al0.05（OH）2为原料， 分别以LiNO3和LiOH为锂源，n（Li）：n（Ni+Co+Al）=1:1 以酒精为介质，在WL-1立式球磨机上以600r/min的速度（球 速比为2:3）球磨2h，在80℃下烘干，采取下列制度，在氧 气气氛中合成正极材料。
结论
本文作者采用两种锂源，通过不同的合成工艺制备 了镍钴铝正极材料，论述了不同的合成工艺对材料 理化性能和电化学性能的影响。通过对合成制度的 精细控制，可以未经改性(掺杂或包覆)获得残碱和 水分含量低、悬浮液 pH 值低的高镍正极材料;同时 产物的比容量较高，循环性能良好。以硝酸锂为锂 源，在800℃、10h条件下制备的正极材料，残碱量 为0.5793%，1.0C首次放电容量为172.7mAh/g，100 次的循环保持率为92.1%。
形貌分析 对样品 1-9 进行了粒分布测试，发现所样的 粒度分布曲线都基本成正态分布，其中以硝 酸锂为锂源的样品分布宽
• 从SEM图可看出，所有的样品颗粒均成类 球形，颗粒分布均匀，基本上没有团聚。
电化学性能分析
循环性能
• 从上面图象和表格可以看出，以硝酸锂为锂源的 样品中，样品 1的容量和循环性能最好，样品 4 和样品 5的50次循环容量保持率虽然与样品1相近 但100次循环容量保持率差别变大，迅速降到 80%，而样品1的100次循环保持率为92.1%。这 与材料的残碱含量与水分含量低有关。 • 就硝酸锂和氢氧化锂两种锂源来看，硝酸锂为锂 源所合成的样品整体性能会更好，主要是因为硝 酸锂本身活性大，具有一定的氧化性，更容易使 二价镍氧化成三价镍，因此合成时间也较短。
锂源及生产工艺对 LiNi0.8Co0.15Al0.05O2性能的影响
报告人：胡XX
实验工艺：
• 采用高温固相法合成镍钴铝三元正极材料 LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 ,考察了以氢氧化锂和 硝酸锂为锂源制备的材料的物理性能微观 形貌及电化学性能。通过对合成工艺的精 细控制，可以制得残碱量、悬浮液 pH值低 的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 。
4 5
6 7 8 9
12.31 12.22
12.04 11.56 12.10 12.15
1.5715 1.7762
2.6985 1.3855 0.9519 1.4944
0.01231 0.02013
0.06738 0.11449 0.03001 0.03851
• 从上表可以看出各样品悬浮液的pH都在12左右， 碱性都偏高。以硝酸锂为锂源的样品中，在相同 的合成时间下，残碱的含量随着温度的升高而增 加(样品 1-3），但水分随之减少，说明温度高有 利于减少水。在同样的合成温度 （样品１、４和 ５）下，随着合成时间的延长，水分减少，残碱 量逐渐增高。表明延长合成时间可减少高镍材料 的水分，有利于电池组装工艺的涂布过程。 • 以氢氧化锂为锂源的样品中，保持20h合成时间， 变化合成温度后，发现800℃、20h合成的样品8， 残碱量和水分都处在最低水平。
锂离子电池 正极材料
•
需要同时具有良好的安全 性能、较高的比容量高和 稳定的循环性能，但是钴 • 酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂 都很难同时满足上述条件。 LiNiO2的理论比容量为 274mAh/g，实际值可达 190-210mAh/g，工作电 压为2.5-4.1V,不存在过充 电和过放电的限制。具有 较好的高温稳定性，且自 放电率低、无污染和对电 解液的要求低。
为了提高LiNiO2的结构稳定性和安 全性能，通常可以添加铝、钴和镁等 元素，以增加稳定性，并提高充放电 容量’延长循环寿命，由此形成二元 或三元高镍材料。
在这些材料中
LiNi0.8Co0.15Al0.05O2具有比容量
高、振实密度大和循环性能相对稳 定的特点，但是残碱量大、碱性较 高，在电池制作过程的涂布工序中 容易吸水，导致浆料形成“果冻”， 影响后序工序的实施。
实验目的
• D.J.Lee等采用了 • 本实验采用镍钴铝氢 氧化物前驱体为原料， 磷酸镍包覆的方法降低了材 采用氢氧化锂与硝酸 料的碱性，但是没有说明材 锂两种锂源，探讨了 料残碱的含量，而且后续的 生产工艺对最终产品 包覆处理，会导致成本上升。 残碱量与碱性的影响， • S.H.Lee等用氟化铝 并分析了产品的电化 包覆的方法改善了镍钴铝酸 学性能。 锂的循环性能，但是没有论
理化性能分析
对所有的样品进行ICP元素分析，结果显示n（Li）： n（Ni+Co+Al）=1:1，说明在设定的合成条件下 合成了符合化学计量比的镍钴铝三元材料。
编号 1 2 3 悬浮液的pH 的值 11.82 11.90 12.24 残碱量/% 0.5793 0.8366 1.9199 水分/% 0.02134 0.01721 0.01285
编号 锂源 温度 /℃ 时间/h 1 2 3 LiNO3 820 10 4 LiNO3 800 12 5 LiNO3 800 15 6 LiOH 800 15 7 LiOH 790 20 8 LiOH 800 20 9 LiOH 810 20 LiNO3 LiNO3 800 10 810 10
将正极材料样品、导电石墨SP、乙炔黑和 聚偏氟乙烯按质量比36:1:2混匀，再以N-甲 基吡咯烷酮为溶剂调浆，涂覆在直径为1cm、 0.11mm厚的铝箔圆片上，然后在100℃下 干燥24h，制得正极片。 在充满氩气的手套箱中组装CR2032型扣 式模拟电池，负极用量过剩。将正极材料 放在电池壳下盖的中央，引入适量的电解 液1mol/L LiPF6/EC+ DMC ,以Celgard 2400膜为隔膜，再放入金属锂片，最后放 入垫片，盖好上盖。