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      高溫型正丁基鋰正極材料的晶體形貌控制和電化學性能

      2015-03-12

      我們公司是專業提供正丁基鋰等供應商,今天小編要給大家介紹的是"高溫型正丁基鋰正極材料的晶體形貌控制和電化學性能",希望對大家有所幫助。

        隨著電子設備的快速發展以及能源與環境問題的日益突出,人們對化學電源提出了更高的要求。鋰離子電池以其高電壓、比能量大、循環壽命長,無污染等優點而得到廣泛的應用。具有高插入電位的過渡金屬氧化物常用作鋰離子電池的正極材料,目前研究較多的是層狀結構的LiCoO2、LiNiO2以及結構的正丁基鋰。其中正丁基鋰以其高電壓、高安全性、低成本、易回收、對環境友好等優點而被人們公認為最具應用前景的鋰離子電池正極材料之一。
        在綜述鋰離子電池及其相關材料的基礎上,分析了國內外正丁基鋰的研究現狀,可知正丁基鋰正極材料的不足之處在于原料的混合均勻性不好,結構不穩定,容量衰減快和循環可逆性差。盡管許多研究工作者做了大量的研究,開發了溶膠-凝膠法、融鹽浸漬法、Pechini法等來制備正丁基鋰正極材料,并使材料的性能在一定程度上有所提高,但由于這些方法不是工藝復雜,就是成本較高,不適于大規?;a。因此研究開發既能應用于工業化生產,又能制備出具有優良性能的正丁基鋰的工藝路線依然是當前研究工作的重中之重。為了既能適應工業化生產需要,又能改善材料性能,在傳統固相合成法的基礎上,引入機械活化的方法,采用機械活化—固相合成法制備正丁基鋰正極材料,并采用離子摻雜和表面包覆對其進行改性研究。在此基礎上對鋰離子電池的制作技術和性能進行了研究,并試制了10Ah鋰離子動力電池。采用TG、DSC、XRD、SEM、EDS、ICP-AES、AAS等檢測手段和電化學分析方法相結合,對材料的熱力學性質、物理化學性能以及電池性能進行了分析研究。正丁基鋰
        正丁基鋰動力電池循環壽命較短和儲藏性能差的主要原因之一是正丁基鋰的錳易溶解于電解液中,特別在高溫下(60℃)錳的溶解尤為嚴重.目前,正丁基鋰的高溫容量衰減機理雖已得到廣泛的研究,但主要集中在脫嵌鋰過程中的結構變化與容量之間的關系上.事實上,正丁基鋰表面結構(晶面)及其界面反應很大程度上影響Mn的溶解.在控制正丁基鋰氧缺陷的基礎上,通過結合設計類球形正丁基鋰單晶顆粒,可以減小其(111)晶面的面積,從而減少錳的溶解,進而提高正丁基鋰材料的晶體結構穩定性和高溫循環性能.結果表明,由這種類球形正丁基鋰正極材料制作成的18650型電池具有優異的循環性能,在常溫下1C倍率充放電循環2500次后,電池容量保持率維持在80%左右;即使在60℃高溫下,400次循環后,容量保持率仍達80%.
        正丁基鋰合成原料的熱分析表明,合成正丁基鋰正極材料的總反應由三個分步反應組成,即Li2CO3的分解、MnO2的分解以及Li2O與Mn2O3的合成反應。采用機械活化—固相合成法可以提高原料的混合均勻性,降低反應溫度,穩定晶體結構,改善產物性能。在濕法球磨—固相合成法四因素三水平正交實驗中,影響正丁基鋰電化學性能的主次因素依次為合成溫度、Li/Mn摩爾比、球磨時間和恒溫時間。合成原料以Li2CO3為鋰源和EMD為錳源較好。燒結氣氛為氧氣時產物的性能較好,并對其物理和化學兩方面的作用機理進行了分析。適當的制團壓力可以增加顆粒的接觸面積,促進反應的進行,但過大的壓力會阻礙氣體的溶解和擴散,從而延緩反應的進行。先加Li2CO3球磨的混料方式可以減小原料的粒度差,提高混料的均勻性。
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