三元材料發(fā)展簡(jiǎn)史及優(yōu)化方案

1、o 鎳鈷錳三元材料的起源o 存在的根本問(wèn)題o 我們的解決方案o 我們制備產(chǎn)品的性能鎳鈷錳酸鋰三元材料1、Li(Ni,Co,Mn)O2三元材料的起源三元材料的起源o 最早可以認(rèn)為來(lái)自于20世紀(jì)九十年代的摻雜研究，如對(duì)LiCoO2 ，LiNiO2等摻雜等摻雜o 在在LiNiO2中通過(guò)摻雜中通過(guò)摻雜Co的研究，形成的研究，形成LiNi1-xCoxO2系列正極材料系列正極材料o 在在20世紀(jì)世紀(jì)90年代后期，有關(guān)學(xué)者進(jìn)行了在年代后期，有關(guān)學(xué)者進(jìn)行了在LiNi1-xCoxO2中摻雜中摻雜Mg，Al以及以及Mn的研究的研究o 法國(guó)法國(guó)Saft -LiNi1-x-yCoxAlyO2與與LiNi1-x-yCo

2、xMgyO2o 早期的早期的Li(Ni,Co,Mn)O2沒(méi)有闡明反應(yīng)機(jī)理與沒(méi)有闡明反應(yīng)機(jī)理與采用合適的制備方法采用合適的制備方法o 21世紀(jì)初，日本Ohzuku與加拿大J.R. Dahn，利用氫氧化物共沉淀法制備出一系列Li(Ni,Co,Mn)O2化合物o 鎳是主要的電化學(xué)活性元素，錳對(duì)材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定提供保證，鈷在降低材料電化學(xué)極化和提高倍率特性方面具有不可替代的作用。o 該材料具有高的比容量，良好的循環(huán)性能，穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，可靠的安全性以及適中的成本。在實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)研究中，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)該材料的明顯缺點(diǎn)。2、Li(Ni,Co,Mn)O2應(yīng)用障礙應(yīng)用障礙o 制備工藝：傳統(tǒng)的固相反應(yīng)工藝制備不出電

3、化學(xué)性能良好的三元材料o 目前廣泛采用氫氧化物沉淀工藝由于錳的易氧化引起工藝的復(fù)雜化以及前驅(qū)體化學(xué)成分的不確定性o 二次團(tuán)聚體的顆粒特征決定了利用該工藝制備產(chǎn)品的低振實(shí)密度和不良電極加工性能o 電極輥壓時(shí)二次團(tuán)聚顆粒破碎3、制備微米級(jí)單晶一次顆粒我們的解決方案o 單晶顆粒具有理論密度o 微米尺寸保證了產(chǎn)品較小的比表面積o 原子的有序排列以及完整的晶體結(jié)構(gòu)保證了鋰離子擴(kuò)散的路徑和產(chǎn)品優(yōu)異的循環(huán)性能 4、該鎳鈷錳三元材料性能203040506070LNCM-33Intensity (a.u.)deg. Cu K 標(biāo)準(zhǔn)的層狀-NaFeO2結(jié)構(gòu) 0204060801001201401601802.02

4、.53.03.54.04.5Voltage range: 2.75-4.3V vs LiVoltage (V)Specific Capacity (mAh/g)可逆比容量Discharge Capacity/（mAh/g, vs.Li） 150160（2.754.3V vs Li）180185（2.754.5V vs Li）首次充放電效率85 循環(huán)性能保持率80（1000次） 該三元材料充放電曲線2nd5th單晶一次顆粒電鏡美國(guó)3M公司三元材料電鏡照片 該三元材料其它性能參數(shù)o 振實(shí)密度： 2.8g/cm3o PH值：10.30o 比表面積：小于0.35m2/go 充電電壓范圍：4.3-4.6V vsLi（建議） 該三元材料其它性能參數(shù)o 振實(shí)密度