内多孔型LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 正极材料的制备及性能
发布时间：2021-08-15 15:02
控制前驱体的沉淀反应条件,制备出内部疏松外部紧密的Ni0.5Co0.2Mn0.3（OH）2前驱体。将前驱体配锂后进行高温烧结,控制烧结条件,最终合成出了内部具有大量孔隙的内多孔型LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料。X射线衍射光谱法（XRD）测试结果表明,材料有着良好的晶体结构。电性能测试表明,材料在0.2 C下首次放电比容量为175.1 mAh/g,在3 C的大倍率下放电比容量达157.3 mAh/g,倍率性能优异,且在2 C循环100次后,容量保持率达96.2%。以上结果表明,内多孔型的结构有效地提高了LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料的循环稳定性和倍率性能。
【文章来源】：电源技术. 2020,44(07)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图３为烧结后ＬｉＮｉａｓＣｏｕＭｎｏ．＾材料的ＳＥＭ照片及切片??
Ｃ?溶液（体积比?１?：?１?：?１），隔膜??采用Ｃｅｌｇａｒｄ２４００聚丙烯微孔膜，在充满氩气的手套箱中组装??成ＣＲ２４３０型纽扣电池。在蓝电测试系统进行充放电测试，设??定电压范围为２．８？４．２５?Ｖ，电流密度１?Ｃ＝１６０?ｍＡ／ｇ，测试温??度为（２５±?ｌ）ｒ。??２结果与讨论??２．１前驱体制备过程??前驱体的制备是合成中空型ＬｉＮｉ＾Ｑ＾Ｍｎ＾Ｏ，正极材料??的关键步骤，本实验在前驱体生长的不同阶段调控不同的生??长条件，以达到对形貌的精准控制。其生长过程如图１所示，??图１（ａ）为反应刚开始进行１７?ｈ时的颗粒形貌，此时为晶核形??成阶段，通过控制反应条件形成疏松多孔的不规则团聚体晶??核，形成这种结构的原因是因为较高的温度不利于晶体生长，??且无氨水络合，晶体无规则生长，沉淀物难以形成规则晶型。??晶核继续生长至４１?ｈ时［图１（ｂ）］，晶核逐渐开始长大，再继续??生长至６５?ｈ后，如图１?（ｃ）所示，前驱体开始成形，晶核开始团??聚成球。此时改变反应条件，使签内环境更有利于颗粒生长。??继续生长至８９?ｈ后，如图１?（ｄ）所示，前驱体颗粒已经成形，形??成规则球型，颗粒表层的一次晶粒变粗变密，这种致密外层的??形成原因是温度降低到适宜晶体生长的区间，且加人适量的??氨水，在络合作用下晶胞规则排布，晶体取向生长，形成规则??的晶体形状。继续反应至１１０?ｈ时，如图１（ｅ）所示，颗粒表面已??被较粗的一次晶粒紧密覆盖，形成坚固的外表面。此时停止反??应，得到完整的ＮｉｏｊＣ＾Ｍｎ＾ＯＨ＾前驱体。??图１（〇为ＮＫｏ＾Ｍｎ＾ＯＨｈ前驱体的切片图，由图可见，??整体颗粒为粒径约４．９?（ｕ
１２０??０?２０?４０?６０?８０?１００??循环次数??图７?样品在２?Ｃ下的循环性能??（下转第Ｗ１页）??线。如图５中所示，在２．８￣４．２５Ｖ的截止电压，０．２?Ｃ下，材料的??首次放电比容量达到了?１７５．１?ｍＡｈ／ｇ，高于普通的商品化Ｌｉ－??ＮＬＣｏｍＭｉｉｏ／＾正极材料的比容量（通常在１６０？１７０?ｍＡｈ／ｇ之??间門，且３?Ｃ下的首次放电比容量达到１５７．３?ｍＡｈ／ｇ。分析其原??因可能为内多孔结构材料由于内部疏松，比表面积大，与电解??液接触面积大，Ｌｉ离子的传输效率更高，材料的活性更高。??图６为样品在不同倍率下的循环性能及恢复性能曲线，??由图６可知，材料在０．２?Ｃ、０．５?Ｃ、１?Ｃ、２?Ｃ、３?Ｃ下循环放电比??容量分别达到?１７４．９、１７２．７、１６８．７、１６４．７、１５７．６?ｍＡｈ／ｇ，经不同??倍率循环后，样品在０．２?Ｃ下的恢复的放电比容量为１７２．６??ｍＡｈ／ｇ，恢复率为９８．７％。通常正极材料颗粒尺寸越小，其倍率??性能越好，高倍率的正极材料大多采用小粒度的单晶颗粒。综??合文献分析［２１内多孔型的二次球型ＬｉＮｉ？．５Ｃ〇１）．２Ｍｎ？．３０２正极??材料能够取得良好倍率循环性能的原因是内部疏松多孔的结??构减少了材料颗粒的体积，孔隙部分能被电解液填充，材料颗??粒尺寸虽大，但Ｌｉ离子在材料内部的迁移距离却很短，使材料??能够在较高的倍率下依然保持良好的Ｌｉ离子迁移性能，从而??提高其倍率循环性能。??１８０??１?１６５??１６０??Ｓ?１５５??＊?１５０??揭??１４５??０?１０?２０??循环次数??图６?样品在不同倍率下
【参考文献】：
期刊论文
[1]LiMn2O4空心多孔正极材料的制备[J]. 钱兵,宋修梅,岳军伟,刘青青,孙雅馨. 过程工程学报. 2018(01)
本文编号：3344772
【文章来源】：电源技术. 2020,44(07)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图３为烧结后ＬｉＮｉａｓＣｏｕＭｎｏ．＾材料的ＳＥＭ照片及切片??
Ｃ?溶液（体积比?１?：?１?：?１），隔膜??采用Ｃｅｌｇａｒｄ２４００聚丙烯微孔膜，在充满氩气的手套箱中组装??成ＣＲ２４３０型纽扣电池。在蓝电测试系统进行充放电测试，设??定电压范围为２．８？４．２５?Ｖ，电流密度１?Ｃ＝１６０?ｍＡ／ｇ，测试温??度为（２５±?ｌ）ｒ。??２结果与讨论??２．１前驱体制备过程??前驱体的制备是合成中空型ＬｉＮｉ＾Ｑ＾Ｍｎ＾Ｏ，正极材料??的关键步骤，本实验在前驱体生长的不同阶段调控不同的生??长条件，以达到对形貌的精准控制。其生长过程如图１所示，??图１（ａ）为反应刚开始进行１７?ｈ时的颗粒形貌，此时为晶核形??成阶段，通过控制反应条件形成疏松多孔的不规则团聚体晶??核，形成这种结构的原因是因为较高的温度不利于晶体生长，??且无氨水络合，晶体无规则生长，沉淀物难以形成规则晶型。??晶核继续生长至４１?ｈ时［图１（ｂ）］，晶核逐渐开始长大，再继续??生长至６５?ｈ后，如图１?（ｃ）所示，前驱体开始成形，晶核开始团??聚成球。此时改变反应条件，使签内环境更有利于颗粒生长。??继续生长至８９?ｈ后，如图１?（ｄ）所示，前驱体颗粒已经成形，形??成规则球型，颗粒表层的一次晶粒变粗变密，这种致密外层的??形成原因是温度降低到适宜晶体生长的区间，且加人适量的??氨水，在络合作用下晶胞规则排布，晶体取向生长，形成规则??的晶体形状。继续反应至１１０?ｈ时，如图１（ｅ）所示，颗粒表面已??被较粗的一次晶粒紧密覆盖，形成坚固的外表面。此时停止反??应，得到完整的ＮｉｏｊＣ＾Ｍｎ＾ＯＨ＾前驱体。??图１（〇为ＮＫｏ＾Ｍｎ＾ＯＨｈ前驱体的切片图，由图可见，??整体颗粒为粒径约４．９?（ｕ
１２０??０?２０?４０?６０?８０?１００??循环次数??图７?样品在２?Ｃ下的循环性能??（下转第Ｗ１页）??线。如图５中所示，在２．８￣４．２５Ｖ的截止电压，０．２?Ｃ下，材料的??首次放电比容量达到了?１７５．１?ｍＡｈ／ｇ，高于普通的商品化Ｌｉ－??ＮＬＣｏｍＭｉｉｏ／＾正极材料的比容量（通常在１６０？１７０?ｍＡｈ／ｇ之??间門，且３?Ｃ下的首次放电比容量达到１５７．３?ｍＡｈ／ｇ。分析其原??因可能为内多孔结构材料由于内部疏松，比表面积大，与电解??液接触面积大，Ｌｉ离子的传输效率更高，材料的活性更高。??图６为样品在不同倍率下的循环性能及恢复性能曲线，??由图６可知，材料在０．２?Ｃ、０．５?Ｃ、１?Ｃ、２?Ｃ、３?Ｃ下循环放电比??容量分别达到?１７４．９、１７２．７、１６８．７、１６４．７、１５７．６?ｍＡｈ／ｇ，经不同??倍率循环后，样品在０．２?Ｃ下的恢复的放电比容量为１７２．６??ｍＡｈ／ｇ，恢复率为９８．７％。通常正极材料颗粒尺寸越小，其倍率??性能越好，高倍率的正极材料大多采用小粒度的单晶颗粒。综??合文献分析［２１内多孔型的二次球型ＬｉＮｉ？．５Ｃ〇１）．２Ｍｎ？．３０２正极??材料能够取得良好倍率循环性能的原因是内部疏松多孔的结??构减少了材料颗粒的体积，孔隙部分能被电解液填充，材料颗??粒尺寸虽大，但Ｌｉ离子在材料内部的迁移距离却很短，使材料??能够在较高的倍率下依然保持良好的Ｌｉ离子迁移性能，从而??提高其倍率循环性能。??１８０??１?１６５??１６０??Ｓ?１５５??＊?１５０??揭??１４５??０?１０?２０??循环次数??图６?样品在不同倍率下
【参考文献】：
期刊论文
[1]LiMn2O4空心多孔正极材料的制备[J]. 钱兵,宋修梅,岳军伟,刘青青,孙雅馨. 过程工程学报. 2018(01)
本文编号：3344772
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