悬胆折流式预热浓缩装置制备高分子络合碳酸盐LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 的工业化探究

发布时间：2021-02-07 18:19

　　采用悬胆折流式预热浓缩装置,中试工业化生产5V锂离子电池LiNi_0.5Mn_1.5O₄正极材料。与实验型溶胶凝胶法相比,本法可降低传统预热浓缩所需的热量能耗,缩短工艺反应时间。经XRD、SEM和充放电循环测试,所合成的材料具有尖晶石结构,粒径大小分布均匀,在1C大倍率充放电下,首次放电容量达到128m Ah·g^-1,循环30次后容量保持率为95%。中试合成材料与实验溶胶凝胶法产品的性能等同,具备工业化大规模生产前景。 

【文章来源】：化工技术与开发. 2020,49(Z1)

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

不同工艺方法合成LiNi0.5Mn1.5O4的XRD谱

图3是不同工艺方法合成的LiNi0.5Mn1.5O4在2C倍率下的充放电循环性能曲线，可以看出，新旧sol-gel法都能有效促使原料中的各种离子达到原子级别的均匀分布，所得产品在1C充放电下的循环稳定性基本一致。新sol-gel法的初次放电容量为128mAh·g-1，循环30次后容量保持率为95%，旧sol-gel法的初次放电容量为124mAh·g-1，循环30次后容量保持率为94%，稳定性能显著。对比新旧溶胶凝胶法，高温固相法起初的电化学循环性能还可以，初次放电容量为112mAh·g-1，但随着循环次数增加，出现了充放电循环不稳定的现象。这是受工艺条件限制，原料间未能充分混合反应，导致产品中有杂质存在而造成的。另外，在热处理过程中，新旧sol-gel法还能随着有机物的燃烧挥发达到两个效果，一个是颗粒之间的空隙增大，有利于锂离子在固相中的扩散，另一个是有机物燃烧对材料形成碳包覆保护效果，有利于电化学充放电循环性的稳定。

对比新旧溶胶凝胶法，高温固相法起初的电化学循环性能还可以，初次放电容量为112mAh·g-1，但随着循环次数增加，出现了充放电循环不稳定的现象。这是受工艺条件限制，原料间未能充分混合反应，导致产品中有杂质存在而造成的。另外，在热处理过程中，新旧sol-gel法还能随着有机物的燃烧挥发达到两个效果，一个是颗粒之间的空隙增大，有利于锂离子在固相中的扩散，另一个是有机物燃烧对材料形成碳包覆保护效果，有利于电化学充放电循环性的稳定。4 结论

【参考文献】：
期刊论文
[1]固相法合成尖晶石型LiMn2O4正极材料[J]. 范芸,雷学锋.  电源技术. 2019(03)
[2]热处理温度对溶胶凝胶法制备LiNi0.5Mn1.5O4电化学性能的影响[J]. 常龙娇,刘佳囡,刘连利.  人工晶体学报. 2017(11)
[3]锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的研究现状[J]. 杨杰,杨建文,石阳,李丹,李蕾.  化工新型材料. 2012(03)



本文编号：3022627