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锂离子三元电极材料研究现状(2)

时间:2021-11-13 10:48来源:毕业论文
Choi 等[8]人用这种方法得到了具有复晶层状结构的 LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 目标产物。在3。0~4。5V的充放电电压的区间内,其首次容量达到了195 mAh。g-1,而且

Choi 等[8]人用这种方法得到了具有复晶层状结构的 LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 目标产物。在3。0~4。5V的充放电电压的区间内,其首次容量达到了195 mAh。g-1,而且发现其具有良好的倍率性能与循环性能。

5微波合成法

微波合成法指的是通过高频微波作用而将原料或前驱物进行加热,并且快速升温快速烧结。这种方法既简便快捷,又成本低廉。因此也是常用的一种方法。

Lee等[9]人用过渡金属硫酸盐来配制溶液,采用了共沉淀法来制备过渡金属的氢氧化物前驱物。将其与LiOH•H2O混合均匀再在微波下仅仅加热10分钟,就可以得到不含杂质,且结晶度可以与高温固相法相媲美的正极材料LiNi0。4Co0。2Mn0。4O2

2三元复合正极材料的改性方法

目前三元复合正极材料普遍存在着很多问题,如初充放电效率比较低、材料稳定性低、阳离子会混排等问题。由国内外各种研究表明,可以采用元素掺杂及表面包覆这两种方法来改善三元复合正极材料的电化学性能。

1元素掺杂

元素掺杂指的是因为锂离子的离子电导与材料的电子电导都和锂离子电池输出功率相关,所以通过元素的掺杂可以提高电子的电导、离子的电导,从而可以改善三元复合正极材料的性能。因为Li+(0。076 nm)和Ni+(0。069 nm)之间的半径相近,所以在三元复合正极材料中很容易发生阳离子的混排现象。在目前三元复合正极材料中主要掺杂的元素有氟、Al、B、Mg、Fe、Zn等。

Liu 等[10]人用氢氧化物间接共沉淀法分别制备了以Al、Fe来取代Co的三元复合正极材料LiNi 1/3 Co 1/3- x M x Mn 1/3 O 2。并且其XRD的结果表明产物的结晶度良好,且无杂相。因为r(Fe3+) >r(Co3+)≈r(Al3+),所以Al掺杂并没有引起其晶胞参数的明显的变化,而Fe的掺杂则导致了晶胞参数的增大。在电化学性能的测试结果中,Al在三元复合材料中呈现惰性,并且容量有小幅下降。

Liao[11]等,以溶胶-凝胶法制备了三元复合材料Li[Ni0。333Co0。333Mn0。293Al0。04]O2−zFz。经过研究可以发现掺杂氟元素可以使得材料的颗粒增大,虽然稍微降低了容量,但是三元复合材料的循环性能有了很大的改善。在3。0V-4。3V的放电平台上,其材料的电流密度约为16 mAh。g-1时,其首次放电容量为158 mAh。g-1,具有良好的倍率性能和循环性能。

2表面包覆

表面包覆是指将碳或金属氧化物涂覆在三元复合正极材料的表面,使得材料与电解液分开,以减少金属离子溶解,从而使三元材料的循环性能得到改善[12]。在三元材料的表面包覆稳定的薄膜物质,基本上不会改变材料的主体结构及容量。而且适当的厚度、均匀的修饰层也能够提高电子的导电率,不仅能减少电解液对于正极活性物质的侵蚀,以此来保护材料结构,而且也能抑制高电压下的电解液分解,由此可以改善材料的倍率性能与其的循环稳定性能。

Cho[12]等通过高温固相法来制备了LiNi0。5Mn0。3Co0。2O2和LiNi0。5Mn0。3Co0。2O1。98S0。02材料,并且用LiNiPO4包覆了以上的两种材料。由电化学性能测试研究表明,用LiNiPO4包覆了材料的倍率性能较为优良,其中用LiNiPO4包覆了的LiNi0。5Mn0。3Co0。2O2,在容量为1C和5C时保持率分别为70% 和45%。

2。3锂离子三元电极材料的前景展望

当今对于二次电池的性能要求越来越严格。开发二次电池材料是当今二次电池行业发展的重要挑战。锂离子电池因有放电电压及容量高、绿色环保等各方面的优点,引起了社会各界广泛的关注。但在国内外对于三元材料的研究中,主要是针对于LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的研究,以及对三元复合材料的制备方法、烧结温度及元素掺杂等都有较为详细的研究。然而很少有研究三元复合材料Li1。2Ni0。56Co0。21Mn0。18O2的制备方法及电化学性能。因此本文采用了间接共沉淀法、溶胶—凝胶法以及高温固相法来制备Li1。2Ni0。56Co0。21Mn0。18O2锂离子三元复合正极材料。本论文选取了当前被认为是最具有希望成为动力电池的材料的镍、锰、钻三元复合正极材料进行了研究探索。并且采用不同方法逐步改进实验方案,制备出具有较好电化学性能的三元复合正极材料Li1。2Ni0。56Co0。21Mn0。18O2。 锂离子三元电极材料研究现状(2):http://www.youerw.com/yanjiu/lunwen_84778.html

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