三元材料发展简史及优化方案

Voltage (V)
2nd－5th
2.5
2.0 0 20 40 60 80 100 120 140 160
180
Specific Capacity (mAh/g)
单晶一次颗粒电镜
美国3M公司三元材料电镜照片
该三元材料其它性能参数
振实密度： 》 2.8g/cm3
PH值：10.30 比表面积：小于0.35m2/g 充电电压范围：4.3-4.6V vsLi（建议）
该三元材料其它性能参数
振实密度： 》 2.8g/cm3
PH值：10.30 比表面积：小于0.35m2/g 充电电压范围：4.3-4.6V vsLi（建议）
21世纪初，日本Ohzuku与加拿大J.R. Dahn，利 用氢氧化物共沉淀法制备出一系列 Li(Ni,Co,Mn)O2化合物 镍是主要的电化学活性元素，锰对材料的结构 稳定和热稳定提供保证，钴在降低材料电化学 极化和提高倍率特性方面具有不可替代的作用。 该材料具有高的比容量，良好的循环性能，稳 定的结构，可靠的安全性以及适中的成本。在 实验室的基础研究中，没有发现该材料的明显 缺点。
镍钴锰酸锂三元材料
镍钴锰三元材料的起源
存在的根本问题 我们的解决方案 我们制备产品的性能
1、Li(Ni,Co,Mn)O2三元材料的起源
最早可以认为来自于20世纪九十年代的掺杂研 究，如对LiCoO2 ，LiNiO2等掺杂 在LiNiO2中通过掺杂Co的研究，形成LiNi1xCoxO2系列正极材料 在20世纪90年代后期，有关学者进行了在LiNi1xCoxO2中掺杂Mg，Al以及Mn的研究 法国Saft -LiNi1-x-yCoxAlyO2与LiNi1-x-yCoxMgyO2 早期的Li(Ni,Co,Mn)O2－没有阐明反应机理与 采用合适的制备方法
deg. Cu Kα
50
60
70
该三元材料充放电曲线
4.5
4.0
3.5
3.0
Voltage range: 2.75-4.3V vs Li
可逆比容量 Discharge Capacity/ （mAh/g, vs.Li） 150～160 （2.75～4.3V vs Li） 180～185 （2.75～4.5V vs Li） 首次充放电效率﹥85％ 循环性能 保持率﹥80％（1000次）
2、Li(Ni,Co,Mn)O2应用障碍
制备工艺：传统的固相反应工艺制备不出电 化学性能良好的三元材料 目前广泛采用氢氧化物沉淀工艺由于锰的易 氧化引起工艺的复杂化以及前驱体化学成分 的不确定性 二次团聚体的颗粒特征决定了利用该工艺制 备产品的低振实密度和不良电极加工性能 电极辊压时二次团聚颗粒破碎
3、制备微米级单晶一次颗粒－我们的解决方案
单晶颗粒具有理论密度
微米尺寸保证了产品较小的比表面积 原子的有序排列以及完整的晶体结构保证了 锂离子扩散的路径和产品优异的循环来自百度文库能
4、该镍钴锰三元材料性能
Intensity (a.u.)
LNCM-33
标准的层状 α-NaFeO2结构
20
30
40