煅烧温度对523型镍钴锰酸锂正极材料电化学 性能的影响
烧结温度对锰酸锂正极材料组织结构及电化学性能的影响
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烧结温度对锰酸锂正极材料组织结构及电化学性能的影响摘要:立方尖晶石锰酸锂(LiMn2O4)作为最具发展潜力的锂离子电池正极材料之一,具有工作电压高、环境友好、成本低、资源丰富、安全性能好等特点。
本文以Mn3O4和LiOH为原料,采用高温固相烧结法研究了不同烧结温度对LiMn2O4正极材料组织结构及电化学性能的影响。
结果表明,当烧结温度为800℃时,样品具有良好的结晶度和截断八面体形貌,在0.2C下具有高达128.7mAh g-1的首次放电比容量和92.86%的首次库伦效率,在5C倍率下放电比容量高达110.1mAh g-1,电化学性能优于其他烧结温度下的样品。
关键词:锰酸锂、正极材料、烧结温度、锂离子电池1 引言锂离子电池具有高能量密度、高电压、自无记忆效应、长循环寿命、环境友好等优点而得到了广泛的关注和应用研究[1]。
作为一次电池的替代品,在人类社会生产生活中占据着举足轻重的地位。
不仅在便携式设备、交通工具领域有着大量应用,而且在各种大型设备领域中如航空航天、大规模储能等方面也有着广泛应用。
Johan B. Goodenough等人[2,3]首先提出了尖晶石型LiMn2O4可作为锂离子电池正极材料而被使用。
尖晶石型LiMn2O4属于立方晶系,具有Fd3m型空间群,O原子构成面心立方紧密堆积,并占据着面心立方的32e位置,Li占据四面体8a位置,Mn占据八面体16d位置,过渡金属层中的空位构成了Li+的三维扩散路径[4]。
LiMn2O4的工作电压平台在4.0V左右,理论比容量为148mAh g-1[5,6]。
目前商用LiMn2O4正极材料大多是采用固相法生产制备的。
在固相法制备LiMn2O4过程中,烧结温度对材料的结晶度、形貌、结构、粒径等有着直接的影响,从而显著影响着LiMn2O4正极材料的电化学性能。
烧结温度过低,可能会导致晶体生长因烧结过程中提供的能量不够而受阻,结晶度较低,反应不完全,存在杂质相等问题;而烧结温度过高,也可能会存在锂挥发严重、颗粒粗大等问题。
523型三元Ni-Co-Mn正极材料组分优化及电化学性能研究
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523型三元Ni-Co-Mn正极材料组分优化及电化学性能研究523型三元Ni-Co-Mn正极材料组分优化及电化学性能研究摘要:锂离子电池作为一种重要的能源储存装置,其正极材料的性能直接影响到电池的性能表现。
本研究针对523型三元Ni-Co-Mn正极材料进行了组分优化,并通过电化学性能测试评估了优化后的材料在锂离子电池中的应用前景。
结果表明,组分优化能够显著提高材料的电化学性能,为锂离子电池的发展提供了重要的理论和实践基础。
一、引言随着电动汽车和可再生能源的快速发展,锂离子电池作为一种高能量密度和长循环寿命的电池系统得到了广泛应用。
锂离子电池的性能主要受到正极材料的影响,因此研究和开发高性能的正极材料是提高锂离子电池性能的重要途径。
目前,三元材料被广泛应用于锂离子电池的正极材料中。
而523型三元Ni-Co-Mn正极材料以其优异的电化学性能备受关注。
然而,由于材料内部晶格的缺陷以及存在的杂质等原因,这种材料的电化学性能仍然有待进一步提高。
二、材料与方法本研究选取了Ni、Co和Mn为主要的组分进行优化。
通过化学计量比的调整,制备了一系列不同组分比例的523型三元材料。
制备过程中使用了溶胶-凝胶法和高温固态反应的方法。
利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对材料的晶体结构和形貌进行了表征。
三、结果与讨论通过X射线衍射分析,研究发现优化后的523型三元材料具有较为完善的结晶性能和独特的晶体结构。
扫描电子显微镜观察到材料颗粒的形貌均匀,具有良好的分散性。
电化学测试结果显示,经过组分优化后的523型三元材料在锂离子电池中表现出优异的电化学性能,具有较高的比容量和循环寿命。
进一步分析发现,优化后的材料在充放电过程中经历了少量的容量衰减,表现出较为稳定的电化学循环性能。
此外,材料具有较宽的电位窗口和良好的倍率性能,能够满足锂离子电池在高功率应用下的需求。
四、结论本研究通过523型三元Ni-Co-Mn正极材料的组分优化,实现了材料性能的显著提升。
不同煅烧温度对尖晶石锰酸锂性能影响
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不同煅烧温度对尖晶石锰酸锂性能影响熊俊俏;张国庆;熊平;张新河【摘要】利用LiCO3为锂源,MnO2为锰源,采用高温固相法在不同煅烧温度下制备尖晶石LiMn2O4材料.通过×射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)研究了不同煅烧温度的材料之间结构与形貌的区别,通过电化学性能测试研究了不同煅烧温度对锰酸锂的电化学性能影响.实验结果表明在4种不同煅烧温度下,800℃下所合成产物的电化学性能最佳.其在0.3 C、1 C、5C下的首次放电比容量分别为121.58、102.61、93.83 mAh/g;在1C下循环50次的容量保持率为92.6%,要优于其它煅烧温度下所合成的材料.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2014(038)006【总页数】3页(P1058-1059,1074)【关键词】锂离子电池;煅烧温度;锰酸锂;高温固相法;电化学性能【作者】熊俊俏;张国庆;熊平;张新河【作者单位】广东工业大学材料与能源学院,广东广州510006;广东工业大学材料与能源学院,广东广州510006;广东工业大学材料与能源学院,广东广州510006;东莞市迈科科技有限公司,广东东莞523800【正文语种】中文【中图分类】TM912为解决人们日益增长的能源需求,锂离子电池作为可循环绿色能源在此基础上不断得到发展,在最近10年也逐渐成为环保交通工具的关键资源[1]。
开发具有高电压、高容量和良好循环性能的正极嵌入材料是锂离子电池一直不断的研究热点。
尖晶石型LiMn2O4相比较其他材料具有原材料资源丰富,安全性可靠,成本低等优点,在锂离子电池正极材料研究方面具有极大的吸引力,成为具有发展潜力的正极材料之一[2-3]。
但锰酸锂材料由于结构不稳定,其容量衰减快,高温循环性能差,制约着其商业化规模发展。
因此选择合适的制备方法,并优化其工艺过程来获得性能优良的材料,探索合成条件与其性能之间的关系成为需要解决的关键问题[4-6]。
煅烧温度对锂离子电池正极材料高压LiNi0.5Mn1.5O4性能的影响
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黑 龙 江 科 技 大 学 学 报
Vol.28 No.3
2018年 5月
JournalofHeilongjiangUniversityofScience& Technology
May2018
煅烧温度对锂离子电池正极材料 高压 LiNi0.5Mn1.5O4性能的影响
Key words:lithiumion battery; cathode materials; high voltage spinel LiNi0.5Mn1.5O4; calcinationtemperature
收稿日期:2018-04-16 基金项目:国家自然科学基金项目(21273058;21673064);哈尔滨市科技成果转化项目(2016DB4AG023) 第一作者简介:薛 原(1990-),男,山东省泰安人,博士研究生,研究方向:锂离子电池,Email:wangzhb@hit.edu.cn。
Abstract:Thispaperisdesignedtoinvestigatetheelectrochemicalperformanceofhighvoltage LiNi0.5Mn1.5O4 cathodematerialsforlithium ionbatteriesatdifferentcalcinationtemperatures.There searchinvolvespreparingLiNi0.5Mn1.5O4materialsat850℃,900℃ and950℃;characterizingandtes tingthematerialusingScanningelectronmicroscopy(SEM),Xraydiffraction(XRD),chargedis chargecycletests,andcyclicvoltammetrytests;andtherebyidentifyingtheeffectofcalcinationtempera tureonmaterials.Theresultsdemonstratethatalongwiththeincreaseofcalcinationtemperature,there followsatransformationofLiNi0.5Mn1.5O4particlesfromsphericaltoregularpolyhedron;theLiNi0.5Mn1.5 O4preparedatahighercalciningtemperatureprovidesabetterrateperformance;andthecalcinationtem peraturehassuchasmallereffectonthecycleperformanceofLiNi0.5Mn1.5O4,thatallexhibitabettercy cleperformance:thecapacityretentionratesof98%,94%,and90% respectivelyfollowing0.2cy clesof0.2C,500cyclesof1C,and1000cyclesof5Ccycles.Thisstudymayserveasareferencefor theselectionofhighenergydensitymaterials.
陈化温度对lini0.5co0.2mn0.3o2型正极材料电化学性能的影响
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陈化温度对LiNi 0.5Co 0.2Mn 0.3O 2型正极材料电化学性能的影响余欣瑞,高峰,吕超,生瑜,童庆松(福建师范大学化学与材料学院,福建师范大学锂电研发中心,福建福州350007)摘要:以简单的球磨-干燥-煅烧法,制备了具有稳定α-NaFeO 2型层状结构(R -3m 空间群)的LiNi 0.5Co 0.2Mn 0.3O 2型的三元正极材料。
通过X 射线衍射分析、傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜、充放电循环、循环伏安、交流阻抗谱等手段测试了样品的理化性能。
研究表明:球磨浆料的陈化温度对样品性能有明显的影响。
在0.1C、1C、2C、3C、5C、6C、8C 和10C 倍率电流和连续充放电下,经过50℃陈化浆料制备的亚微米样品的放电容量分别为172.3、161.4、151.5、145.2、136.9、133.2、126.3、121.4mA ·h/g,表现出较好的大倍率电流放电性能。
随着循环次数的增加,该样品的锂离子扩散系数和电荷传递阻抗均发生变化。
该样品的未循环、充放电循环1次及循环40次样品的锂离子扩散速率分别为1.45×10-16、6.60×10-16、7.92×10-15cm/s。
关键词:锂离子电池;层状结构;LiNi 0.5Co 0.2Mn 0.3O 2;循环性能;陈化温度中图分类号:TQ131.11文献标识码:A文章编号:1006-4990(2019)10-0051-05Effects of aging temperature on electrochemical properties of LiNi 0.5Co 0.2Mn 0.3O 2cathode materialYu Xinrui ,Gao Feng ,LüChao ,Sheng Yu ,Tong Qingsong(College of Chemistry and Materials ,Research Center of Lithium Battery ,Fujian Nomal University ,Fuzhou 350007,China )Abstract :LiNi 0.5Co 0.2Mn 0.3O 2cathode materials with a stable layered structure (α-NaFeO 2,R -3m space group )prepared by using a simple ball milling⁃drying⁃calcination method.The physico⁃chemical performance of the as⁃prepared cathode materi⁃als was characterized by means of X-ray diffraction analysis ,Fourier transform infrared spectroscopy ,scanning electron micro⁃scopy ,charge⁃discharge cycle ,cyclic voltammetry and electrochemical spectroscopy etc..The results showed that the aging temperature of the precursor obviously affected the electrochemical performance.Under the contitions of 0.1C ,1C ,2C ,3C ,5C ,6C ,8C and 10C rate currents and continuous charge and discharge ,the sample prepared using the aging slurry at 50℃havd a discharge capacities of 172.3,161.4,151.5,145.2,136.9,133.2,126.3and 121.4mA ·h/g ,respectively ,and showeda good large⁃rate current discharge performance.As the number of cycles increases ,both the Li +diffusion coefficient and the charge transfer impedance of the sample were changed.The Li +diffusion rates of the sample which under the conditions of no cycle ,1cycle and 40cycles were 1.45×10-16,6.60×10-16and 7.92×10-15cm/s ,respectively.Key words :lithium ions batteriy ;layer structure ;LiNi 0.5Co 0.2Mn 0.3O 2;cycling performance ;aging temperature锂离子电池的三元正极材料(组成为LiNi 1-x -y Co x Mn y O 2)具有放电容量大、循环性能好等优点,成为当前国内外的研究热点[1]。
焙烧温度对锰酸锂结构及电化学性能影响研究
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b rydf a t n X D) sa n geet n coc p S M) a d g l n s t h redsh r s. eut s o e yX- a irc o ( R , n i lc o mi so y( E , n a a ot i c ag — i ag t t sl h w d i c n r r v ae c ee R s
烧 结 . 型 破 坏 …。 图 1为 不 同 焙 烧 温 度 制 备 的 晶 LMnO 材 料 的 X D谱 图 。 图 1 i R 从 可看 出 , 样 品 4组
均在 2 为 1 . 、61 、44 等 位 置 出 现 较 强 衍 射 86 3 .。4 .。 o
无 机 盐 工 业
( 中海 油 天 津 化 工 研 究设 计 院 , 天津 3 0 3 ) 0 1 1
摘 要 : 用 高 温 固相 法 在 不 同温 度 下 合 成 了正 极 材 料 锰 酸 锂 。采 用 x射 线 衍 射 ( R 、 描 电镜 (E 和 恒 采 X D)扫 S M) 流 充 放 电测试 研 究 了不 同 温 度 下合 成 的锰 酸 锂 样 品 的结 构 、 貌 及 电化 学 性 能 。 果 表 明 : 8 0o时 合 成 的样 品具 形 结 在 5 C 有 最 佳 的电 化 学 性 能 , O1 ( = 4 在 .C 1 18 C mA.,) 充 放 电 倍 率 下 , 次 放 电 比容 量 为 10 Ig 的 l 首 2 .mA・儋, 过 2 7 h 经 0次 充 放 电循 环 后 容 量保 持 率 为 9 .% 52 关 键 词 :i 2 尖 晶石 ; 烧 温 度 ; LMn0 ; 焙 高温 固相 法 ; 电化 学 性 能
中 图分 类 号 :Q1 11 T 3 .1 文 献标 识码 : A 文章 编 号 :0 6 4 9 (0 2 0 — 0 1 0 10 — 9 0 2 1 )7 0 3 - 2
锂电正极材料煅烧过程中的固态
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锂电正极材料煅烧过程中的固态锂电池是一种储能设备,其正极材料的性能直接影响着电池的性能和寿命。
锂电池正极材料一般由煅烧过程制备而成,在这个过程中,固态反应是一个非常重要的环节。
煅烧是将材料在高温下进行加热处理,使其发生化学变化,形成需要的结构和性能。
锂电池正极材料煅烧过程中的固态反应是指材料在高温下,通过固相反应产生新的化合物或改变材料的晶体结构。
锂离子电池的正极材料主要有三种:钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂(LiMn2O4)和磷酸铁锂(LiFePO4)。
这些材料在制备过程中都需要进行煅烧处理。
首先,让我们看一下钴酸锂的煅烧过程。
钴酸锂是一种比较常用的正极材料,它的煅烧过程涉及到钴酸锂、锂氢氧化物和锂钴氧化物的反应。
在高温下,钴酸锂分解产生氧气和锂氢氧化物(LiCoO(OH))。
然后,锂氢氧化物再与氧气反应生成锂钴氧化物(LiCoO2)。
对于锰酸锂的煅烧过程,其主要涉及到锰酸锂和锂氢氧化物的反应。
在高温下,锰酸锂分解形成锰氧化物和锂氢氧化物。
然后,锂氢氧化物再与氧气反应生成锂锰氧化物(LiMn2O4)。
最后,磷酸铁锂的煅烧过程也是通过固相反应来实现的。
磷酸铁锂在高温下分解形成亚磷酸铁锂和氧气。
然后,亚磷酸铁锂与氧气反应生成磷酸铁锂(LiFePO4)。
除了上述三种常见的锂电池正极材料,还有一些其他材料也需要进行煅烧处理。
例如,镍钴锰酸锂(LiNiCoMnO2)材料的制备需要将镍、钴、锰氢氧化物和磷酸铁锂进行混合煅烧。
在高温下,材料中的钙钛矿和尖晶石结构相通过固相反应得到改变或形成。
锂电池正极材料煅烧过程中的固态反应是一个复杂的化学过程。
通过高温下材料的分解、结构重排和新化合物的生成,材料的晶体结构得到优化,电池性能得到提升。
固态反应的条件和过程对于最终材料的性能具有重要影响。
总之,锂电池正极材料煅烧过程中的固态反应是锂电池正极材料制备的一个关键环节。
通过高温下材料的固相反应,可以改变材料的晶体结构和形成新化合物,从而提高锂电池的性能和寿命。
《钴酸镍复合电极材料的制备及电化学储能特性》范文
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《钴酸镍复合电极材料的制备及电化学储能特性》篇一一、引言随着社会对清洁能源的依赖日益增强,电化学储能技术成为了研究热点。
在众多电化学储能材料中,钴酸镍复合电极材料因其高能量密度、良好的循环稳定性和较高的充放电效率,成为了研究者们关注的焦点。
本文将详细介绍钴酸镍复合电极材料的制备方法及其电化学储能特性。
二、钴酸镍复合电极材料的制备钴酸镍复合电极材料的制备主要包括材料选择、合成步骤和工艺参数等环节。
1. 材料选择钴酸镍复合电极材料的制备主要涉及到的原料有钴源、镍源以及导电剂和粘结剂等。
选择高纯度的原料是保证材料性能的关键。
2. 合成步骤(1)按照一定比例将钴源和镍源混合,加入适量的溶剂进行溶解。
(2)将溶解后的溶液进行均匀混合,形成前驱体溶液。
(3)将前驱体溶液进行热处理,使其形成钴酸镍复合物。
(4)将得到的钴酸镍复合物与导电剂和粘结剂混合,制备成电极浆料。
(5)将电极浆料涂布在集流体上,经过干燥、烧结等工艺,得到钴酸镍复合电极材料。
3. 工艺参数在制备过程中,需要控制好热处理的温度、时间以及溶液的浓度等工艺参数,以保证材料的性能。
三、电化学储能特性钴酸镍复合电极材料具有较高的能量密度、良好的循环稳定性和较高的充放电效率,使其在电化学储能领域具有广泛的应用前景。
1. 能量密度钴酸镍复合电极材料具有较高的能量密度,能够存储更多的电能。
这使得其在电动汽车、可再生能源等领域具有广泛的应用。
2. 循环稳定性钴酸镍复合电极材料具有良好的循环稳定性,经过多次充放电循环后,其性能损失较小。
这有利于提高电池的使用寿命和降低维护成本。
3. 充放电效率钴酸镍复合电极材料具有较高的充放电效率,能够在短时间内完成充放电过程,提高能源的利用效率。
四、结论本文详细介绍了钴酸镍复合电极材料的制备方法及其电化学储能特性。
通过合理的原料选择、合成步骤和工艺参数的控制,可以制备出性能优良的钴酸镍复合电极材料。
该材料具有较高的能量密度、良好的循环稳定性和较高的充放电效率,使其在电化学储能领域具有广泛的应用前景。
镍钴铝酸锂正极材料的烧结工艺及衰减机理研究
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镍钴铝酸锂正极材料的烧结工艺及衰减机理研究刘应刚;刘义明【期刊名称】《化工技术与开发》【年(卷),期】2022(51)11【摘要】探索烧结温度对不同镍含量材料的形貌、微观结构和电化学性能的影响以及衰减机理,是设计和选择高镍正极材料体系需要明确的关键问题。
本文研究了镍含量分别为83%、87%和90%的高镍正极材料的电化学性能、物化性能和衰减机理。
在不同镍含量材料的烧结过程中,烧结温度对材料的形貌和电化学性能有极大的影响。
随着烧结温度增加,一次颗粒粒径和晶格常数均有所增加,Ni^(2+)/Li^(+)混排呈先增后减的趋势。
镍含量为83%、87%和90%的高镍正极材料,其最佳烧结温度分别为730℃、710℃和700℃,在0.2C倍率下的放电比容量,分别为194.34 mAh·g^(-1)、210.36 mAh·g^(-1)和217.51 mAh·g^(-1),在1C倍率下的100圈容量保持率,分别为89.81%、82.55%和78.48%。
随着镍含量增加,材料的热稳定性逐渐降低。
机理研究表明,界面副反应导致阻抗增加,H2-H3相变产生的体积应变导致微裂纹产生与扩散,是高镍三元材料的容量和电压衰减的主要原因。
【总页数】10页(P25-34)【作者】刘应刚;刘义明【作者单位】四川宏达股份有限公司【正文语种】中文【中图分类】TB331【相关文献】1.锂离子电池三元正极材料镍钴铝酸锂(NCA)的研究进展2.镍钴铝酸锂高镍系正极材料的研究进展3.化学共沉淀法制备镍钴铝酸锂(NCA)正极材料及其性能研究4.镍钴铝酸锂正极材料改性研究进展及展望5.高镍三元正极材料镍钴铝酸锂的改性方法因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
ncm523镍钴锰酸锂标准 发布稿
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文章主题:ncm523镍钴锰酸锂标准发布稿在当前的锂离子电池领域,ncm523镍钴锰酸锂作为一种新型的正极材料备受关注。
近期,国家相关部门发布了ncm523镍钴锰酸锂标准,这对于行业的发展和规范具有重要意义。
本文将就ncm523镍钴锰酸锂标准进行深度剖析,探讨其对于锂离子电池产业的影响和意义。
1. ncm523镍钴锰酸锂标准的制定背景ncm523镍钴锰酸锂是一种属于锂离子电池正极材料的化合物,其具有高比容量、高循环性能和高安全性的特点,因而备受青睐。
随着新能源汽车、储能设备等领域的快速发展,ncm523镍钴锰酸锂的需求也在不断增加。
为了规范ncm523镍钴锰酸锂的生产、质量和应用,国家相关部门制定了相应的标准,以推动锂电池产业的健康发展。
2. ncm523镍钴锰酸锂标准的主要内容ncm523镍钴锰酸锂标准主要包括对其化学成分、物理性能、生产工艺、质量控制等方面的规定。
其中,对于其化学成分和形貌特征的要求,以及生产工艺和质量控制的标准均有详细的规定,这将有利于提高ncm523镍钴锰酸锂产品的一致性和可靠性。
标准还涵盖了对于ncm523镍钴锰酸锂在锂离子电池中的性能要求,这将有助于提高锂电池的能量密度和循环寿命。
3. ncm523镍钴锰酸锂标准的意义和影响ncm523镍钴锰酸锂标准的发布对于锂离子电池产业具有重要的意义和影响。
标准的制定将有助于规范ncm523镍钴锰酸锂产品的生产和质量控制,提高产品的一致性和可靠性,从而为锂电池的应用提供更加稳定和可靠的正极材料。
标准的发布将推动整个行业的技术进步和产业升级,促进锂离子电池技术的发展和创新。
标准的实施将有助于提高我国在锂离子电池领域的国际竞争力,进一步巩固和扩大市场份额。
4. 个人观点和理解作为一种新型的正极材料,ncm523镍钴锰酸锂的标准制定对于锂离子电池产业的发展具有重要意义。
我认为,随着标准的实施和执行,ncm523镍钴锰酸锂产品的质量将得到明显提升,从而推动整个行业的技术进步和创新,为我国锂离子电池产业的发展注入新的活力和动力。
镍钴锰酸锂正极材料在氧气中焙烧的产物
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镍钴锰酸锂正极材料在氧气中焙烧的产物全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:镍钴锰酸锂(NCM)是一种常用于锂离子电池正极材料的化合物,具有高比容量和优良的循环性能。
在制备NCM正极材料时,通常需要对其进行焙烧处理,以提高结晶度和电化学性能。
在氧气中进行焙烧处理会导致产生一系列不同的氧化产物,这些产物对NCM正极材料的性能和稳定性产生重要影响,因此研究镍钴锰酸锂正极材料在氧气中焙烧的产物显得十分重要。
一、氧气在焙烧过程中的作用在氧气中进行焙烧处理是为了提高NCM正极材料的结晶度和电导率。
氧气可以与镍、锰、钴等金属元素发生氧化反应,形成氧化物,使晶粒尺寸得到提高,结晶度增强,同时促进NCM正极材料的电子传导性能。
在高温高氧气环境下进行焙烧处理,也会造成一些副反应,产生氧化产物。
二、镍钴锰酸锂在氧气中焙烧的产物1. 氧化镍产物在氧气中焙烧时,NCM正极材料中的氧化钴和氧化镍是重要的氧化物。
氧化镍产物通常为NiO,它是一种具有高导电性的氧化物,能够提高NCM正极材料的电导率。
过量的氧化镍会导致晶体结构的扭曲和电化学性能的降低。
3. 氧化锰产物氧化锰在氧气中焙烧时会生成Mn3O4等氧化物。
氧化锰的存在可以增强NCM正极材料的结晶度和电导率,提高其循环性能。
4. 其他氧化产物除了氧化镍、氧化钴和氧化锰外,氧气中还会产生其他氧化产物,如Li2CO3、LiCoO2等。
这些氧化产物的生成与NCM正极材料的成分和焙烧条件有关,它们的存在对正极材料的电化学性能和稳定性产生不同程度的影响。
三、氧气焙烧条件对产物的影响氧气焙烧条件(如温度、氧气流量等)对NCM正极材料的氧化产物类型和含量有重要影响。
在低温的焙烧条件下,通常会生成较少的氧化产物,而在高温下则会产生更多的氧化物。
氧气流量的大小也会对氧化产物的形成产生影响。
四、结语第二篇示例:镍钴锰酸锂正极材料是锂离子电池中常用的一种材料,它具有高能量密度、循环稳定性好等优点。
La掺杂对523型镍钴锰酸锂正极材料电化学性能的影响
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La掺杂对523型镍钴锰酸锂正极材料电化学性能的影响王北平;薛同;邹忠利;马海明【摘要】文章研究了稀土元素La掺杂对镍钴锰酸锂LiNi0.5-xLaxCo0.2Mn0.3O2(x=0,0.05,0.08,0.12)的物相和电化学性能的影响.利用液相共沉淀法+固相煅烧工艺制备了目标产物,并综合利用XRD、恒电流充放电技术及交流阻抗技术对材料物理和电化学性能进行了表征.La掺杂量x=0.05样品的首次放电比容量为152.6 mAh/g,库伦效率为93.6%,在1C电流密度下,经过30次电化学循环后的容量保持率为95.9%;在5C充放电电流密度下,掺杂样品的放电比容量为115.3 mAh/g,达到0.2C下放电比容量的76.4%.La掺杂增加了三元材料沿c轴方向的晶格常数,为锂离子在晶格内部的脱嵌提供了更大的空间,提高了锂离子在晶体中的扩散速度,从而显著增强了材料高倍率充放电性能.【期刊名称】《可再生能源》【年(卷),期】2018(036)012【总页数】5页(P1849-1853)【关键词】锂离子电池;过渡金属氧化物;元素掺杂;电化学性能【作者】王北平;薛同;邹忠利;马海明【作者单位】北方民族大学材料科学与工程学院, 宁夏银川 750021;北方民族大学材料科学与工程学院, 宁夏银川 750021;北方民族大学材料科学与工程学院, 宁夏银川 750021;北方民族大学材料科学与工程学院, 宁夏银川 750021【正文语种】中文【中图分类】TK02;TM9120 引言锂离子电池正极材料三元过渡金属氧化物LiNi1-x-yCoxMnyO2(0<x<1,0<y <1)受到了越来越多的关注和研究[1]~[5]。
与 LiCoO2相比,三元过渡金属氧化物降低了材料成本,商业化应用领域逐步拓展。
但该类材料的高倍率充放电性能不如LiCoO2,限制了其在某些领域的应用。
为提高此类材料的结构稳定性和电化学性能,研究人员主要从两个方面进行改进,并取得了一定的成果。
高温煅烧制备锂离子电池负极材料钴酸锌的性能研究
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72Metallurgical smelting冶金冶炼高温煅烧制备锂离子电池负极材料钴酸锌的性能研究梁丽萍(山西职业技术学院机械工程系,山西 太原 030004)摘 要:对于锂离子电池想要提升性能,本文通过运用高温煅烧法制备锂离子电池,经过调整有关工艺参数,对于不同的保温时间、加热时间、尿素/CTAB 以及煅烧温度等多因素,所对锂离子电池的制备结构、外观效果产生的影响展开分析,并着重分析了差异化制备条件,锂离子电池负极材料钴酸锌的电化学性能。
最终选取最优化试验条件,制备锂离子电池经50次循环仍然能够达到262.1mAh/g 的放电比容量。
关键词:高温煅烧;锂离子电池;负极材料钴酸锌中图分类号:TM912 文献标识码:A 文章编号:11-5004(2020)11-0072-2 收稿日期:2020-06作者简介:梁丽萍,女,生于1974年,汉族,山西平遥人,硕士,讲师,研究方向:新能源汽车技术。
由于锂离子电池在我国各领域应用中,拥有高能量密度、无记忆效应、低自放电以及维护成本较少等优势性能,因此被广泛应用于数码、手机、电动汽车等各领域。
而随着社会发展各行业也逐渐提高了对锂离子电池性能要求,对此电极材料作为锂离子电池整体性能提升的关键要因。
锂离子电池负极材料主要包括了较低的氧化还原电位,会获得较高的输出电压更会对输出功率有所提升[1]。
获得较好的离子电导率与扩散效率,可以最大化满足充放电电流时的极化需求。
利直直地按此负极材料比较常见的包括了碳材料、单质、合金、过渡金属类氧化物以上三种主要的负极材料。
目前有关锂离子电池的电极材料相关研究中,纳米材料所具备的差异化形貌,也很大程度影响了材料性能,譬如比表面积、尺寸效应等,均会对锂离子扩散距离有所缩短,由此对电极材料离子传输性能充分提升。
因此本次研究对高温煅烧制备锂离子电池的复兴材料钴酸锌性能展开研究。
1 试验方法及设备1.1 实验方法及设备在本次实验研究中主要运用了硝酸锌、硝酸钴、硝酸铁、硝酸镍、尿素、乙二醇、无水乙醇、铜箔、锂离子电池隔膜、聚偏氟乙烯、锂离子电池用电解液。
预烧温度对钴酸锂制备性能的影响
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2018年11月这一材料多用于医学中,如内脏器官修复等。
技术人员为提高其特性,利用无机组分对其进行改性,切实提高了这一材料的耐蠕变性等。
1.2.7PETC 材料这是高分子打印材料中一项新型生物塑料类材料,具有极高的柔韧性、与强度与极低的收缩率。
同时,PETC 的材料安全性极高,适用于打印强度高的成品。
技术人员又通过相应的技术利用PC 对PETC 进行改性,提高其耐热性与机械强度。
2高分子3D 打印工艺2.13D 打印的典型性工艺随着3D 打印技术的不断研发,其打印工艺已有20余种,其中应用最广泛的有以下六种:立体光刻工艺、叠层实体制造工艺、熔融沉积成型工艺、选择性激光烧结工艺、选择性激光熔化工艺、三维打印与胶黏工艺。
六种的工艺的基本原理是一致的,但由于不同的材料的特性不同,导致其打印工艺具有自己的独特性。
2.2具体打印工艺2.2.1热塑性高分子打印工艺第一种,熔融沉积成型。
首先,将热塑性打印材料进行拉丝,将拉丝好的材料放入打印机的材料收纳室中。
其次,将打印机的喷嘴部位加热,使其温度升到材料的熔点。
再次,利用压力将材料送入喷嘴部位,然后按相应的指令操作机械。
最后,通过逐层堆叠打印出指定的物品。
这种工艺的优点是操作简便且成本低。
第二种,选择性激光烧结。
首先,将热塑性材料进行粉碎处理,使其颗粒大小符合3D 打印的标准。
其次,开启设备后将材料均匀撒在逐渐上升的滚筒上。
再次,激光器发射激光束,并按相应指令运行。
利用激光高温对材料进行烧结、凝固等,使其塑造出基本的轮廓。
最后,重复以上的步骤,打印出相应的物品。
2.2.2光敏树脂打印工艺第一种,立体平板印刷。
首先,利用数字模型对相应的材料进行切片,同时设计机器扫描的路径。
其次,利用数控扫描仪使激光束按特定指令将光敏树脂材料的特定部位进行固化,从而形成基础模型。
最后,重复扫描加工步骤,直至成品制成。
第二种,聚合物喷射。
这项工艺的加工原理与熔融沉积成型相似,在其基础上进行一定改变。
煅烧温度,煅烧时间,硫酸酸浸浓度,酸浸时间。
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煅烧温度,煅烧时间,硫酸酸浸浓度,酸浸时间。
煅烧温度、煅烧时间、硫酸酸浸浓度和酸浸时间是影响储能材料电化学性能的四个重要参数。
了解这些参数对于储能材料的设计、制备以及性能的优化都是至关重要的。
首先,煅烧温度是制备储能材料时需要考虑的重要参数。
温度过高会导致材料晶粒增大,颗粒间距变大,从而影响储能材料的电化学性能。
而温度过低则会形成未能完全烧结的材料,导致硫酸酸浸浓度无法充分渗透,影响电化学性能。
因此,在制备储能材料时,需要仔细控制煅烧温度以取得最佳效果。
通常情况下,煅烧温度在500℃~800℃之间。
其次,煅烧时间也是在制备储能材料时需要考虑的因素之一。
煅烧时间过短,会导致材料未能充分烧结,从而影响电化学性能。
煅烧时间过长,则会导致材料发生析出反应,导致电化学性能下降。
因此,仔细控制煅烧时间非常重要,一般在2小时~5小时之间。
其次,硫酸酸浸浓度对储能材料的电化学性能有很大的影响。
如果浓度过低,会导致酸浸效果不佳,不能充分浸润到粉末中心,影响电化学性能。
如果浓度过高,则会导致颗粒表面的氧化反应过多,降低粒子的尺寸和电化学性能。
因此,选择适当的硫酸酸浸浓度才能确保最佳的电化学性能。
最后,酸浸时间也需要根据具体情况进行调整。
如果酸浸时间过短,则效果不佳,粉末中心无法完全被浸润,影响电化学性能。
如果酸浸时间过长,则会留下过多的杂质,导致电池性能降低。
因此,需要根据材料的具体特性以及实验数据进行合理调整。
综上所述,了解和控制煅烧温度、煅烧时间、硫酸酸浸浓度和酸浸时间对于储能材料的制备和性能优化至关重要。
科学家和工程师们需要在制备过程中仔细调整这些参数,以获得最佳的电化学性能。
锂电池煅烧温度
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锂电池的煅烧温度是一个关键参数,它直接影响到电池的性能、安全性和使用寿命。
了解锂电池的煅烧温度对于优化电池制造工艺、提高电池性能以及确保电池使用安全具有重要意义。
锂电池的煅烧温度通常指的是电池在特定条件下进行热处理的温度。
这个温度的选择需要综合考虑多个因素,包括电池材料的热稳定性、电池内部化学反应的动力学特性以及电池的安全性能等。
在锂电池的制造过程中,煅烧温度是一个重要的工艺参数。
过高的煅烧温度可能导致电池材料的结构破坏,降低电池的容量和循环寿命;而过低的煅烧温度则可能导致电池内部的化学反应不完全,影响电池的性能和安全性。
一般来说,锂电池的煅烧温度范围在几百摄氏度到上千摄氏度之间。
具体的煅烧温度取决于电池的类型、材料的种类以及制造工艺的要求。
例如,锂离子电池的正极材料通常需要在较高的温度下进行煅烧,以确保其具有良好的结构和电化学性能;而负极材料则可能需要在相对较低的温度下进行煅烧,以避免其结构发生破坏。
除了煅烧温度外,煅烧时间也是影响锂电池性能的重要因素。
过长的煅烧时间可能导致电池材料的过度烧结,降低电池的容量和性能;而过短的煅烧时间则可能导致电池内部的化学反应不充分,同样影响电池的性能和安全性。
因此,在锂电池的制造过程中,需要严格控制煅烧温度和煅烧时间,以确保电池具有优良的性能和安全性。
同时,随着电池技术的不断发展,研究人员也在不断探索新的煅烧工艺和方法,以进一步提高锂电池的性能和安全性。
523三元正极材料各组分的质量比
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523三元正极材料各组分的质量比正极材料是锂离子电池中的重要组成部分,而523三元正极材料正作为一种常见的选择被广泛应用于电池制造中。
了解523三元正极材料各组分的质量比对于优化电池性能至关重要。
本文将详细介绍523三元正极材料的各组分质量比,并阐明其对电池性能的影响。
首先,523三元正极材料由锂镍钴锰三元氧化物(LiNiCoMnO2)和其他辅助材料组成。
其中,锂镍钴锰三元氧化物具有高电化学性能和良好的循环稳定性,主要负责储存和释放锂离子。
其质量在523三元正极材料中占据重要地位。
其次,辅助材料对523三元正极材料的性能也有重要影响。
这些辅助材料包括导电剂、粘结剂和碳酸锂等。
导电剂的主要作用是提高电极的电导率,提高电池的输出性能。
粘结剂则用于固定和粘结正极材料的颗粒,增加电池的结构稳定性。
碳酸锂则是作为锂源添加进正极材料中,用于储存和释放锂离子。
在具体质量比方面,523三元正极材料的锂镍钴锰三元氧化物通常占据总质量的70%至80%。
导电剂的质量比例约为10%至15%,粘结剂的质量比例约为3%至5%。
碳酸锂的质量比例较小,大约为1%至2%。
这种质量比的设定是基于多年的研究和实验,经过试验验证了其在电池性能方面的优秀表现。
锂镍钴锰三元氧化物的较高含量保证了电池具有较高的容量和较长的循环寿命,而适量的导电剂和粘结剂则有利于提高电池的输出性能和结构稳定性。
碳酸锂作为锂源的加入,则提供了锂离子的存储和释放。
总的来说,523三元正极材料各组分的质量比对于电池性能具有重要影响。
合理控制各组分的质量比例能够优化电池的输出性能、容量和循环寿命。
进一步研究和优化质量比的设定,将有助于提高锂离子电池的性能和应用范围。
本文对于523三元正极材料的各组分质量比进行了详细阐述,准确并生动地呈现了各组分在电池中的作用和重要性。
希望本文可以为读者对于523三元正极材料的了解提供有效的参考和指导。
使用工况对NCM523电池性能衰降的影响及机理分析起点锂电大数据
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使用工况对NCM523电池性能衰降的影响及机理分析起点锂电大数据使用方法千万种,安全寿命第一条,锂离子电池作为一种亚稳态系统,使用的过程中除了Li+正常的嵌入和脱出反应外,电极/电解液界面还存在电解液分解、过渡金属元素溶解和SEI膜生长等副反应,副反应的存在会导致锂离子电池的可逆容量和电性能的衰降。
而使用条件,例如使用温度、充放电倍率等因素会对副反应的速率产生显著的影响,表现在宏观上就是使用条件会对锂离子电池的寿命产生显著的影响。
近日厦门大学的DongjiangLi(第一作者)和Yong Yang(通讯作者)等人对放电电流和使用温度对锂离子电池循环寿命的影响和作用机理进行了深入的研究分析。
实验中作者的研究对象为LG公司的ANR18650型号电池,其正极材料为NCM523,负极为石墨材料,电池分别在30℃、45℃和60℃下分别按照0.1C、0.5C、1C和2C的放电倍率倍率进行循环(充电倍率为0.5C),实验安排如下表所示。
锂离子电池在放电的过程中由于欧姆阻抗和电化学极化的存在,我们实际得到的容量总要小于锂离子电池的“真实”容量,而电动力学EMF曲线是获得锂离子电池“真实”容量的有效方法。
电动力学(EMF)曲线的原理非常简单,我们以下图为例,如果我们以不同电流下放电固定容量的截止电压与放电电流进行作图(如下图a所示),我们就能够得到一条直线,然后我们将直线向左延伸与Y轴的交点就是电流无限接近0,所有极化为0时电池的最高放电截止电压。
如果我们以不同电流下放电到固定电压的容量与放电电流作图(如下图b所示),我们也能够得到一条直线,将该直线向左延伸与Y轴的交点就是在电流无限接近于0时电池放电到该电压时所能够得到的最大容量。
从上面的分析我们能够看出EMF能够通过反推到电流为0的状态,从而最大程度消除极化对测试结果的影响,在分析锂离子电池衰降的原因方面具有非常重要的作用。
锂离子电池容量损失可以分为两种:1)可逆的容量损失,这种容量损失往往是由于使用的过程中电池极化增加造成的,能够通过降低放电电流的方式恢复;2)不可逆容量,这种容量损失往往是由于活性Li损失,正负极活性物质损失造成的,与电池的极化无关,也无法恢复,可以通过EMF外推的方法消除极化的影响得到不可逆容量损失。
镍酸锂正极的使用条件
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镍酸锂正极的使用条件镍酸锂是一种在锂离子电池中常用的正极材料,它具有高能量密度、长循环寿命等优势,被广泛应用于电动汽车、手机、笔记本电脑等电子产品中。
然而,为了保证镍酸锂正极的性能和使用寿命,我们需要在使用过程中注意以下条件。
一、温度条件镍酸锂正极的使用温度一般在-20℃至60℃之间,超过这个范围可能会导致正极材料结构的破坏,进而影响电池的性能和寿命。
在极端高温或低温环境下使用电池时,应尽量避免过高或过低的温度对电池产生不利影响。
二、充放电速率镍酸锂正极的充放电速率对其性能有一定影响。
在充电过程中,过高的充电速率会导致电池内部产生过多的热量,可能引发热失控等安全问题;而在放电过程中,过高的放电速率则会降低电池的容量和循环寿命。
因此,在实际使用中,应根据电池的特性和需求合理控制充放电速率,以提高电池的安全性和性能。
三、充放电截止电压充放电截止电压是指电池充放电过程中的电压极限,超过该电压可能会对电池产生不良影响。
对于镍酸锂正极来说,充电截止电压一般为4.2V,放电截止电压一般为2.5V。
过高或过低的截止电压都会影响电池的性能和寿命,因此在使用过程中应严格控制充放电截止电压,避免超过规定范围。
四、循环次数镍酸锂正极的循环次数是指电池能够进行充放电循环的次数。
循环次数越多,说明电池的寿命越长。
然而,过高的充电速率、过高的充电截止电压、过低的放电截止电压等因素都会降低电池的循环次数。
因此,在使用过程中应尽量避免上述因素对电池寿命的影响,延长电池的使用寿命。
五、存储条件在不使用电池时,应将电池存放在干燥、温度适宜的环境中,并避免与其他金属物质接触,以防止电池自放电或发生短路等安全问题。
另外,定期充放电可以保持电池的活性,避免因长时间不使用而导致电池性能下降。
六、安全使用镍酸锂正极在使用过程中应注意安全问题。
避免将电池短路、过度充电或过度放电,以免引发电池的热失控、爆炸等危险。
此外,使用过程中如发现电池异常发热、漏液等情况,应及时停止使用并咨询专业人士。
锂电523正极材料表面残锂和pH值的后处理控制研究
![锂电523正极材料表面残锂和pH值的后处理控制研究](https://img.taocdn.com/s3/m/ba9b1837ed630b1c59eeb58f.png)
锂电523正极材料表面残锂和pH值的后处理控制研究二、实验结果与讨论2.1 不同洗涤溶液对523材料pH值和表面残锂的影响表1 不同溶液洗涤后523材料pH值和表面残锂原样11.650.08020.0897410.080.97740.241:1-纯水11.120.05800.0257180.35 1.01400.651:1-混液11.140.06140.0257180.99 1.00000.611:2-纯水11.160.06080.0234180.21 1.00550.651:2-混液11.130.06710.0258200.090.98100.601:0.5-纯水11.040.05970.0320200.500.97120.63由表1可以看出,不管是采用固液比为1:1、1:2、1:0.5,还是洗涤溶液由纯水换成纯水与乙醇的混合液,523材料的理化性能变化并不明显。
从5个实验结果显示,水洗后物料PH值均下降到11.1左右,Li2CO3 %和LiOH %明显下降,可溶锂含量下降到200ppm左右。
由表1可以看出,Li/Me相比原样,水洗后略升高,水洗后物料的Li/Me 相比原样应略有损失,但损失量均不大,且当固液比为1:1纯水洗涤时损失量更少。
从图1中SSA数据显示,水洗后,物料的比表面积从原来的0.24m2/g增加到了0.60m2/g以上。
比较相同洗涤液,不同配比之间SSA相差不大;相同配比,不同洗涤液之间,采用混合液洗涤的样品SSA比纯水洗涤的略小。
根据上述分析可以看出,水洗对523材料的pH值和表面残锂的改善效果显著,但是却大幅提升了材料的比表面积,这对523材料在电池中的实际应用是非常不利的。
比表面积是影响锂电池正极材料生产使用的一个关键参数,高的比表面积会降低正极材料的匀浆效率,商品化应用的锂电正极材料比表面积一般控制在0.5 m2/g以下【】。
2.2 不同洗涤溶液对523材料物相结构的影响图1 原样及水洗样品的XRD图表2 原样及水洗样品的晶格参数表图1是不同溶液洗涤后,523材料的XRD图谱。
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Advances in Analytical Chemistry 分析化学进展, 2018, 8(4), 198-203Published Online November 2018 in Hans. /journal/aachttps:///10.12677/aac.2018.84024Effects of Calcination Temperature onElectrochemical Properties of 523-TypeLithium Nickel-Cobalt-Manganese Oxideas Positive Electrode MaterialsBeiping Wang*, Zhongli Zou, An Huang, Qing WangSchool of Materials Science and Engineering, North Minzu University, Yinchuan NingxiaReceived: Oct. 24th, 2018; accepted: Nov. 5th, 2018; published: Nov. 16th, 2018AbstractThe effect of calcination temperature on the phase and electrochemical properties of lithium nickel-cobalt-manganese oxide was studied. The target product was prepared by liquid phase co-precipitation and solid phase calcination, and the phase and electrochemical properties of thematerial were characterized by XRD, constant current charge-discharge technique and AC imped-ance technique. The results show that the product obtained by calcination at 900˚C has awell-developed layered structure, high crystallinity and low ionic mixing. The initial dischargecapacity is up to 166.3 mAh∙g−1. The charge transfer impedance of the product is small, which im-proves the diffusion rate of lithium ion and improves charge/discharge rate.KeywordsLithium Ion Battery, Transition Metal Oxides, Calcination Temperature, Electrochemical Property煅烧温度对523型镍钴锰酸锂正极材料电化学性能的影响王北平*,邹忠利,黄安,汪青北方民族大学材料科学与工程学院,宁夏银川收稿日期:2018年10月24日;录用日期:2018年11月5日;发布日期:2018年11月16日*通讯作者。
王北平等摘要研究了煅烧温度对镍钴锰酸锂的物相和电化学性能的影响。
利用液相共沉淀法+ 固相煅烧工艺制备了目标产物,并综合利用XRD、恒电流充放电技术及交流阻抗技术对材料物相和电化学性能进行了表征。
结果表明,900℃下煅烧获得的产物层状结构发育完全,结晶度高,离子混排度低,首次放电比容量达到166.3 mAh∙g−1,2C下放电比容量为73.2 mAh∙g−1。
900℃产物的电荷转移阻抗较小,提高了锂离子的扩散速度,有利于倍率充放电性能的改善。
关键词锂离子电池,过渡金属氧化物,煅烧温度,电化学性能Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/1. 引言锂离子电池具有高的工作电压和能量密度、长循环寿命等优点,广泛应用于电子产品、电动工具和电动汽车等领域,并逐渐扩展应用到电站储能领域。
其正极材料是提高电池性能的重要因素。
近年来,三元过渡金属氧化物LiNi1−x−y Co x Mn y O2 (0 < x < 1,0 < y < 1)受到了越来越多的关注和研究[1] [2] [3]。
与LiCoO2比较,三元过渡金属氧化物降低了材料成本,向商业化应用领域逐步拓展。
但该类材料的高倍率充放电性能不如LiCoO2,限制了其在某些领域的应用。
为提高此类材料的结构稳定性和电化学性能,研究人员从多方面进行了改进:1) 采用金属元素进行掺杂,如Zn、Nd和Nb等[4] [5] [6];2) 采用包覆材料进行表面改性,如La2O3、Mn3(PO4)2和PEDOT等[7] [8] [9];3) 构筑浓度梯度结构[10];4) 形成固溶体[11];5) 其他制备技术与工艺优化[12] [13];6) 形貌控制[14] [15]。
这些努力在提高材料结构稳定性和电化学性能方面取得了一定的成功。
本论文研究了镍钴锰酸锂LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2制备过程中煅烧温度对物相和电化学性能的影响,综合利用XRD、恒电流充放电等测试技术对产物性能进行了表征。
2. 实验采用硫酸镍、硫酸钴和硫酸锰按照摩尔比为0.5:0.2:0.3的比例,将上述试剂溶解于通有氮气的100 mL 去离子水中,配置成2 mol/L的混合溶液。
在60℃水浴条件下,逐滴加入氨水控制溶液PH值为11,再逐滴加入NaOH,快速搅拌反应6 h,再陈化反应8 h,洗涤至中性。
在80℃真空烘箱中干燥10 h,得到氢氧化物前驱体。
将该前驱体与碳酸锂充分混合后在马弗炉中于800℃、900℃煅烧10 h,得到目标产物。
粉末XRD测试在X Pert-Pro仪器上进行,2θ = 10˚~80˚,步速2˚/min。
将产物、导电炭黑和聚偏氟乙烯(PVDF)按照质量比为85:10:5的比例混合均匀,加入适量的N-甲基吡咯烷酮(NMP),充分搅拌后得到均匀浆料,将其涂敷在铝箔后于80℃在真空烘箱中烘干10 h。
之后切片,在充满氩气的手套箱中将电极片、Celgard 2400隔膜、金属锂片(对电极)组装成扣式电池,电解液为1M LiPF6的碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯(体积比为1:1)的溶液。
恒流充放电测试电压范围为2.5~4.3 V,在武汉蓝电电池测试仪进行。
交流阻抗在电化学工作站(上海辰华CHI660E)上进行测试,其中电压扰幅5 mV,频率范围0.01~10 kHz。
王北平 等3. 结果与讨论3.1. 物相分析图1是800℃和900℃下制备所得产物XRD 谱图。
800℃产物的(006)/(102)、(110)/(108)两对特征峰中未见明显分峰,表明产物的层状结构发育尚不完全。
900℃的(006)/(102)、(110)/(108)两对特征峰分峰明显,形成了良好的层状结构。
I (003)/I (104)强度比是离子混排度的一个重要指标,值越大,离子混排程度越低。
经计算,800℃产物和900℃产物I (003)/I (104)强度比分别为0.9625和1.3112,这表明800℃产物存在较为严重的离子混排,而900℃产物的离子混排得到了有效控制。
同时,900℃产物的峰型更加尖锐,结晶度更高。
Figure 1. XRD patterns of t he products obtained at 800/900˚C图1. 800℃和900℃煅烧所得产物的XRD 谱图3.2. 电化学性能图2是800℃和900℃煅烧所得产物的首次充放电曲线。
900℃产物首次充电比容量为160.5 mAh ∙g −1,首次放电比容量为166.3 mAh ∙g −1,库伦效率为103.6%,800℃产物的首次放电比容量为121.5 mAh ∙g −1,库伦效率为97.1%。
相对于800℃,900℃产物的首次放电比容量增加了27.0%。
这主要由于900℃产物的离子混排度较低,为锂离子在晶格中占位提供了更多的活性位点。
Figure 2. The first charge/discharge curves of the productsobtained at 800/900˚C图2. 800℃和900℃煅烧所得产物的首次充放电曲线王北平 等图3是800℃和900℃煅烧所得产物的高倍率性能曲线。
900℃产物在2C 电流密度下放电比容量为73.2 mAh ∙g −1,800℃产物在2C 电流密度下放电比容量为60.2 mAh ∙g −1。
900℃下产物的高倍率充放电性能得到提高,这主要是由于900℃下产物的层状结构发育完全,结晶度高,离子混排度低,为锂离子在晶体内部的扩散提供了空间和通道,有利于高倍率充放电性能的改善。
Figure 3. High rate performance of the products obtained at 800/900˚C图3. 800℃和900℃煅烧所得产物的倍率性能图4是800℃和900℃煅烧所得产物的交流阻抗谱图。
为进一步讨论煅烧温度对产物动力学性能的影响,对800℃和900℃的产物进行了交流阻抗测试。
利用等效电路原理,模拟计算相应阻抗。
其中R s 为溶液电阻,高频区半圆代表表面膜阻抗R sf ,对应着锂离子通过阴极颗粒界面迁移阻抗;中频区半圆代表电荷转移阻抗R ct ,对应电极和电解液之间的电荷转移阻抗。
低频区直线代表Warburg 阻抗Z w ,对应着锂离子在晶体中的扩散速度。
900℃产物的R sf 和R ct 为9.2 Ω和53.5 Ω,明显小于800℃产物的R sf (58.3 Ω)、R ct (129.4 Ω)。
这表明900℃下所得产物的锂离子扩散速度更快,从而提高材料的高倍率充放电性能。
Figure 4. EIS spectra of the products obtained at 800/900˚C 图4. 800℃和900℃煅烧所得产物的交流阻抗谱图王北平等4. 结论本文采用液相共沉淀+ 固相煅烧方法制备了523型镍钴锰酸锂,考察了煅烧温度对材料物相和电化学性能的影响。