3。3。6样品6的制备(溶胶—凝胶法,加10%碳) 8
3。3。7样品7的制备(高温固相法,加5%碳) 8
3。4涂布 8
3。5电池组装 8
3。6电化学性能测试 8
4结论 15
参考文献 16
致谢 16
1引言
充电式锂离子电池是目前很多电子设备如手机,笔记本电脑及数码相机等的动力来源。镍钴锰三元材料作为锂离子电极材料是当前国内外研究的重点。本文综述了近几年来国内外的研究现状,重点介绍了三元材料的制备、结构及电化学性能之间的内在联系,探讨了三元材料不同的制备方法对锂离子材料性能的影响,讨论了锂离子三元材料的发展前景。Li1。2Ni0。56Co0。21Mn0。18O2三元材料分别综合了LiCoO2、LiNiO2和LiMn2O4三者良好的循环性能、高安全性、高比容量以及低成本等多种优点。三元材料中的钴离子,可以减少其阳离子混排;加入镍离子,可以有效提高材料的比容量;加入锰离子,在可以减少成本的基础上,还能提高三元材料的安全性和稳定性 [1] 。这些诸多的方面优势,使得Li1。2Ni0。56Co0。21Mn0。18O2在近年来备受关注,并被广泛看好。
2锂离子三元电极材料研究现状
国内外有不同的制备及改性锂离子三元电极材料的方法。而使用不同的制备方法会使材料在结构与电化学性能等方面产生诸多不同。
2。1三元正极电极材料的制备方法
目前人们制备三元复合电极材料主要有以下几种方法:化学共沉淀法、溶胶-凝胶法、高温固相法、微波合成法、喷雾热解法等[2]。
2。1。1化学共沉淀法
化学共沉淀法一般可以将其分为直接共沉淀法与间接共沉淀法。直接化学共沉淀法是指将Li、Co、Ni、Mn盐直接共沉淀,然后过滤、洗涤、干燥,最后对其进行高温煅烧得到目标产物。而间接化学共沉淀法是先将Ni、Co、Mn盐进行共沉淀,然后将其过滤、洗涤、干燥得到的是含镍钴锰的前驱体,将前驱体最后再与锂盐均匀混合进行煅烧得到目标产物[3]。将两者相比而言,一般多数采用间接共沉淀法,这是因为锂盐的溶度积(即ksp)较大,所以很难与Ni、Co、Mn等过渡金属直接形成共沉淀。具体来说,间接共沉淀法又可以分为两种方式。其中一种方式是先配制一定比例的过渡金属盐溶液(Ni、Co、Mn的盐溶液),再加入沉淀剂以得到三元复合共沉淀的前驱体,然后将前驱体过滤洗涤干燥,最后与锂盐混合烧结。另一种方式是在加入沉淀剂之后,过滤前驱体之前将锂盐加入到混合共沉淀前驱体溶液之中,进行蒸发或冷冻干燥,最后高温烧结得到电极材料。
其中Zhang[4]等以Co(NO3)2、LiNO3、MnCl2、Ni(NO3)2为原料配置3mol/L的溶液,再将配置好的溶液逐滴滴加至3mol/L的氢氧化钾乙醇溶液之中,然后将沉淀进行过滤、洗涤,在80 ℃干燥10h左右,最后将沉淀在400~800 ℃温度下煅烧,得到正极材料。
2。1。2 溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法是指首先在液相下将这些原料混合均匀,然后在溶液中形成稳定的溶胶体系,再在一定条件下凝胶化等过程而发生固化,然后将凝胶干燥、煅烧,最后得到材料[5]。这种方法对设备等的要求低,过程简单,化学计量比可以精确控制,可以降低反应的温度,缩短反应的时间,并且得到的材料具有高均匀性和高纯度,因此也被广泛采用。