三元技術(shù)發(fā)展及鎳鈷期貨動態(tài)ppt課件

1、主題：三元技術(shù)開展及鎳鈷現(xiàn)期貨分析姓名：吳松良公司：河南思想能源資料.鋰錳氧正極資料三元素系磷酸鐵鋰系鋰鎳氧二元素系鋰鈷氧.引入鈷穩(wěn)定其二維層狀構(gòu)造價錢低廉放電比容量低高溫性能不佳二價錳溶于電解液比容量高放電倍率佳平安性好本錢低容量高價錢低廉構(gòu)造不穩(wěn)定合成難度大循環(huán)性能好低溫性能差合成的批次穩(wěn)定性差性能穩(wěn)定價錢高鈷是有毒元素鋰錳氧鋰鈷氧鋰鎳氧二元素系磷酸鐵鋰系三元素系.正極資料容量和電壓關(guān)系圖.優(yōu)點缺陷循環(huán)壽命長初次充放電效率低 平臺相對較低 平安性能好比容量高三元資料LiNixCoyMnzO2特征價錢低廉.三元協(xié)同效應(yīng)Ni，可提高資料的容量Mn，降低資料本錢，提高平安性和穩(wěn)定性Co，減少陽離

2、子混合占位，穩(wěn)定層狀構(gòu)造.目前商業(yè)化三元系列資料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2.LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2具有和LiCoO2 非常類似的-NaFeO2 層狀構(gòu)造，其中過渡金屬元素Co、Ni、Mn 分別以+3 、+2 、+ 4 價態(tài)存在。鋰離子占據(jù)巖鹽構(gòu)造的3a 位，鎳、鈷和錳離子占據(jù)3b 位，氧離子占據(jù)6c 位。參與電化學(xué)反響的電對分別為Ni 2+ / Ni 3 +、Ni 3 + / Ni 4 + 和Co 3 +/ Co 4 +。LiNi1/3Co1/3Mn1/

3、3O2在不同溫度及倍率下構(gòu)造變化較小，所以資料具有很好的穩(wěn)定性。LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2由于采用鎳錳取代價錢昂貴的鈷，使資料具有相對低廉的價錢。.LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的主要制備方法溶膠-凝膠法噴霧枯燥法共沉淀法固相反響法氫氧化物共沉淀法碳酸鹽共沉淀法振實密度高形貌容易控制加工性能好工業(yè)化主要方法振實密度較低形貌難控制加工性能差LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2.Ni、Co、Mn離子混合液沉淀劑沉淀反響PH、T、攪拌速度陳化、洗滌、過濾、枯燥前軀體混合、球磨燒結(jié)、粉碎分級LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2鋰源共沉淀法制備LiNi1/3Co1/3Mn1/3O

4、2.LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的電化學(xué)性能及物理性能河南思想能源資料研制消費的球形或類球形三元正極資料TTM-812用于鋰離子電池時，容量發(fā)揚穩(wěn)定145mAh/g，2.84.2V，1C，循環(huán)壽命長(800次，1C)，高倍率放電性能佳15C，耐過充才干強，是國內(nèi)外同類產(chǎn)品的佼佼者。具有LiCoO2的優(yōu)良電化學(xué)性能和更優(yōu)良的平安性能，是替代LiCoO2的理想正極資料；可逆克容量、平安性能和循環(huán)性能高/優(yōu)于LiMn2O4。 .項目單位標準粒子形狀-類球形平均粒徑(D50)m8-12比表面積(BET法)m2/g0.20-0.50Co+Ni+Mn量%58-60振實密度g/cm32.50粉體P

5、H值11.0Fe含量ppm 100Ca含量ppm100Sippm200Cdppm1Pbppm160首次充放電效率（半電池）充放電區(qū)間4.23.0，0.1C% 8590循環(huán)性能(殘留容量80%)次人造石墨800天然石墨500包裝，凈重KG內(nèi)鋁塑真空包裝，外塑料桶裝；25KG. 充放電曲線扣式電池.循環(huán)性能.LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2存在的問題1.資料的初次充放電效率低2.鋰層中陽離子的混排，對資料的初次充放電效率及循環(huán)穩(wěn)定性都有影響3.資料的放電電壓平臺較LiCoO2低，有待提高.LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的改性根底固體電極資料是由質(zhì)點原子或離子以某種方式陳列聚集而構(gòu)成的

6、，原子在構(gòu)成固體資料時原子之間構(gòu)成化學(xué)鍵，同時使資料具有相應(yīng)的能帶構(gòu)造與相態(tài)構(gòu)造，這些都決議著資料的性能。晶體資料中的電子運動是由資料的能帶構(gòu)造決議的。晶體資料中鋰離子的分散是與資料中鋰離子的分散通道有直接關(guān)系的。電子電導(dǎo)離子電導(dǎo)元素組成結(jié)構(gòu)電化學(xué)性能.LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的改性離子摻雜LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2主要改性方法有：外表包覆.離子摻雜改性 鋰離子電池的輸出功率與資料中的電子電導(dǎo)及鋰離子的離子電導(dǎo)都有直接關(guān)系，所以以不同手段提高電子電導(dǎo)及離子電導(dǎo)是提高資料的關(guān)鍵。陽離子等價態(tài)摻雜陽離子不等價態(tài)摻雜摻雜價態(tài)更低的離子會導(dǎo)致過度元素的價態(tài)升高，即產(chǎn)生空穴，改

7、動資料的能帶構(gòu)造，大幅提高資料的電子電導(dǎo)。等價態(tài)摻雜后不會改動原來資料中原子的化合價，但是普通可以穩(wěn)定資料構(gòu)造，擴展離子通道，提高資料的離子電導(dǎo)率。陰離子摻雜技術(shù)陰離子摻雜多見于F取代2-，經(jīng)過氟離子體相摻雜可以使資料的結(jié)晶度更好，從而添加資料的穩(wěn)定性。.用金屬氧化物Al2O3，ZnO，ZrO2等修飾三元資料外表，使資料與電解液機械分開，減少資料與電解液副反響，抑制金屬離子的溶解，優(yōu)化資料的循環(huán)性能。同時外表包覆還可以減少資料在反復(fù)充放電過程中資料構(gòu)造的坍塌，對資料的循環(huán)性能是有益的。外表包覆改性.LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2與LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2屬于一個系列的三元

8、正極資料，鎳鈷錳價態(tài)分別是+2，+3，+4。由于降低了鈷含量，添加了錳含量，使產(chǎn)品更具有本錢優(yōu)勢。當然鈷含量低的情況下，資料的穩(wěn)定性會有所下降，資料的倍率性能和循環(huán)性能有待進一步提高。制備方法與改性方法與LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2類似LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2. LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2與LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2相比具有更高的鎳含量，可以使資料的克容量發(fā)揚的更高，提高電池的體積能量密度，是目前用量很大的三元資料。 然而由于化合價平衡的限制，使資料中鎳有一部分以三價的方式存在，混合價態(tài)使得523的 PH值比較高，11.2左右，控制不好的話極片比

9、較容易吸水，但由于容量高，性價比好，幾乎一切的鋁殼廠都會用來混鈷酸鋰提高能量密度，混錳酸鋰的也非常多，由于如今523的高溫性能得到了明顯的改善。很多軟包開場用523。LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2.低鈷層狀三元資料：鈷是價錢昂貴的稀缺資源，降低鈷含量可以節(jié)約資料的本錢。目前已有鈷含量降到15%的資料得到運用。高鎳層狀三元資料：高鎳體系資料合成要在氧氣氣氛下合成，合成難度較大，容易產(chǎn)生鋰鎳混排，影響資料的性能。但是添加鎳含量可以添加資料的克容量，高鎳產(chǎn)品必然是未來大型電池開展的一種理想資料。層狀鎳錳二元資料：LiNi0.5Mn0.5O2中Mn 以Mn 4+方式存在，充放電過程中，錳不參與

10、電化學(xué)反響，起到穩(wěn)定資料晶體構(gòu)造的作用，具有優(yōu)良的電化學(xué)性能但是該資料合成困難，在合成中由于存在雜相而影響資料性能5V尖晶石構(gòu)造鎳錳二元資料：其中以LiNi0.5Mn1.504研討的最多，伴隨構(gòu)造穩(wěn)定的鈦酸鋰負極的技術(shù)成熟，合成性能優(yōu)良的5V電池資料配合鈦酸鋰負極可以得到電壓一直循環(huán)穩(wěn)定的電池體系。LiNixCoyMnzO2的開展動向.LiNixCoyMnzO2中提高鎳的含量能大大提升資料的比容量，降低鈷的含量又能降低資料本錢，因此，河南思想能源資料自主研發(fā)消費的TTM-701515LiNi0.7Co0.15Mn0.15O2具有比容量高、循環(huán)性能優(yōu)良、高溫儲存性能好等特點。適用于高容量圓柱鋰離

11、子電池和其它鋰離子電池。 LiNi0.7Co0.15Mn0.15O2.SEMTTM-701515.XRDTTM-701515.項目指標典型值D105 5.8D509-1510.7D902.2 2.5比表面積 (m2/g) 0.20.5 0.25pH 值 1112 11.6TTM-701515.電池類型性能數(shù)據(jù)扣式電池(2.9-4.3V vs Li 負極) 比容量 0.1C (mAh/g) 180首次循環(huán)效率(%) 85鋁殼電池 (523450方型)(負極：天然改性石墨，測試電壓區(qū)間： 3.0-4.20V) 比容量1C (mAh/g) 160最大壓實密度(g/cm3)3.63.8使用壓實密度(g

12、/cm3)3.53.7TTM-701515. TTM-701515 充放電曲線扣式電池.TTM-701515 循環(huán)曲線全電池300周容量堅持率90%.xLi2MnO3(1-x)LiMO2Li2MnO3LiMO2 錳以正四價存在，電化學(xué)活性差。寬電壓范圍構(gòu)造不穩(wěn) 定，限制容量的發(fā)揚。突出特點：2-4.8V發(fā)揚 250mAh/g以上的比容量。xLi2MnO3(1-x)LiMO2.xLi2MnO3(1-x)LiMO2反響機理小于 4.5V充電：xLi2MnO3(1-x)LiMO2xLi2MnO3+(1-x)MO2+xLi大于 4.5V充電：xLi2MnO3(1-x)LiMO2xLi2MnO3+(1-

13、x)MO2+xLi放電反響：xMnO2(1-x)MO2+ Li xLiMnO2 (1-x)LiMO2.xLi2MnO3(1-x)LiMO2 由于Li2MnO3在第一次脫出的是Li2O兩個鋰，嵌入的是一個Li，呵斥該資料的初次充放電效率不高，相關(guān)處理方法有兩種思緒：a，經(jīng)過外表包覆Al2O3，AlPO4等減少初次充電脫出Li2O后的氧離子挪動，為鋰離子回嵌提供足夠的八面體位置。b，經(jīng)過與Li4Mn5O12，LiV3O8等其他鋰離子客體資料混合，提供鋰離子回嵌需求的位置。 The University of Texas at Austin, Austin, TX 78712, USA.xLi2MnO3(1-x)LiMO2 基于Li2MnO3 的層狀固溶體資料由于具有200 mAhg以上的高比容量，被稱之為新型三元資料，近幾年遭到寬廣研討者的熱捧。然而由于Li2MnO3 的脫鋰反響發(fā)生在.5伏以上的高電位平臺，所以該資料要在更寬的電壓范圍內(nèi)任務(wù)同時該資料初次不可逆容量高，有研討經(jīng)過摻雜鋰離子的宿主資料，使初次脫出的鋰可以回嵌進構(gòu)造，從而減小資料的初次不可逆容量由于該資料容量高，且廉價的錳含量高，在未來動力電池領(lǐng)域有很好的前景。.三元資料的運用現(xiàn)狀三元混鈷酸鋰做高性能鋁殼三元混錳酸鋰做高性價鋁殼三元混錳酸鋰做動力電池純