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锂电池聚合物剥皮机厂家锂电池材料研究(下)2021-06-06 08:34

锂电池聚合物剥皮机厂家锂电池材料研究(下):
 
Co也是报道较多的一种高效掺杂元素。等人Oh制备出Co掺杂Li[Ni0.5Co0.05Mn1.45]O4,其放电容量在5C速率下达到118mAh/g,在10C速率下达到103mAh/g;而在5C速率下,未掺杂的电容分别达到100mAh/g和10mAh/g。
 
掺入碳酸钙还可有效改善LiNi0.5Mn1.5O4的电化学性能。采用溶胶凝胶法制备了LiCr0.1Ni0.4Mn1.5O4,获得了较好的高速充放电性能和循环性能。阿伦库马尔等人制备的LiMn1.5-0.5yNi0.5-yCryO4在4.2-5V下容量为128mAh/g,50次循环后仍有98%的容量保留,比未掺杂的LiNi0.5Mn1.5O4的容量保持92%。近期Aklalouch等人制备的650纳米尺寸的单晶LiMn1.4Ni0.4Cr0.2O4在1C的速率下仍能达到142mAh/g,而在60C的速率下,25oC的温下电容量仍能达到131mAh/g,55℃时能达到123mAh/g,55℃时能保持98.7%的电容。
 
同时,Ti和Ru的高速充放电和循环性能也得到了改善。基姆等人发现,掺入Ti可提高充放电电压,提高锂离子扩散率,获得较好的高速充放电性能。与未掺杂LiNi0.5Mn1.5On2相比,Wang等人制备的Ru掺杂Li1.1Ni0.35Ru0.05Mn1.5Mn1.5On2具有更好的高速充放电和循环性能。在10C段,Li1.1Ni0.35Ru0.05Mn1.5O4和LiNi0.4Ru0.05Mn1.5O4的放电容量分别为108mAh/g和117mAh/g,在500次循环后,容量仍分别保持在91%和84%。
 
除上述阳离子取代部分氮或氧离子外,氟离子取代部分氧离子还能显著改善LiNi0.5Mn1.5O4的电化学性能。由于微量HF的存在,使电解液中的一些Ni或Mn离子溶解,从而使电化学性能恶化,同时氟离子的掺杂,可以有效地约束这一破坏反应。由Xu等人制备的掺杂氟LiNi0.5Mn1.5O3.975F0.05在3.5V~5.2VVV的区间内充放电容量为140mAh/g,比130mAh/g高,且40次循环后保持95%的容量。
 
因为LiNi0.5Mn1.5O4具有较高的充放电电压,所以它与电解液的反应会使电解液形成固液界面层,而HF则会溶解部分Ni和Mn离子,导致电极材料充放电能力降低,循环性能恶化。对活性材料进行表面改性或表面涂覆是提高其性能的有效途径。可有效地在活性材料颗粒的表面形成氧化物(MOx)或金属磷酸盐(MxpO4),一方面可以提供一层物理阻隔膜,阻止电解液与活性颗粒直接接触;另一方面,氧化物可以通过与电解液中的HF反应而消耗HF,从而减少HF对活性颗粒的攻击。ZnO,ZrO2,Al2O3等金属氧化物涂层可以有效地改善LiNi0.5Mn1.5O4的电化学性能。涂有ZnO涂层的LiNi容量0.5Mn1.5O4达到137mAh/g,并且在55℃下50次循环后容量基本无下降。[26]将Al2O3,Bi2O3,ZnO,AlpO4分别涂覆在LiMn1.42Ni0.42Co0.16O4表面上,使Al2O3,Bi2O3,ZnO,AlpO4的快速充放电性能和循环充放电性能都得到很大改善。当电解液中有少量水分时,H+就形成了HF,HF与活性颗粒反应时,会产生更多的水分,导致性能大大下降,而氧化物涂层则会消耗HF,约束固液边界层的形成,从而改善了性能。据报道,Li3pO4还可以改善LiNi0.5Mn1.5O4的高速充放电和循环性能。除作为物理保护膜外,Li3pO4本身也是固液界面层,因此可以改善LiNi0.5Mn1.5O4的电化学性能。
锂电池聚合讲述物剥皮机厂家采用涂膜技术改善活性颗粒的电化学性能也存在一定的局限性。表面涂层一方面增加了制备活性材料的工序,从而增加了制备电极材料的成本;另一方面,难以在亚微米级或甚至是纳米级活性颗粒的表面形成均匀、完全覆盖的保护性表面涂层。掺杂方法相对来说比较容易制备,而且无需引入复杂的制备过程。
 
LiMpO4(M=Co,Ni)
具有橄榄石晶体结构的LiMpO4(M=Co,Ni),也是一种具有发展潜力的高压电极材料。虽然LiNipO4的充放电电压高,可达~5.2V左右,但由于没有研制出可匹配的电解液,也就没有LiNipO4充放电5.2V时电化学性能的相关报道。曼奇姆等人用LiOH水溶液作电解液,Hg/HgO作参考电极,Sn作逆电极,从而得出了LiNipO4在较低电势(Sn在~1.5V充电,~0.5放电)下的充放电曲线。
 
其充放电电压为4.8V,在国内外的研究报道中已有较多。虽然可以用现有通用电解液体系得到LiCopO4的电化学性能,但其循环充放电性能极差。类似于LiNi0.5Mn1.5O4,LiCopO4在高电压下充放电会与电解液发生反应,形成固液界面层,部分溶解Co离子,使其循环充放电性能大大下降。但由于类橄榄石晶体结构电导率极低,因此其快速充放电性能较差。和LiFepO4类似,纳米化、掺杂和非晶碳涂层是改善其性能的三种途径。与微米级的颗粒相比,纳米级的颗粒具有较短的锂离子和电子传输扩散路径,并具有较大的比表面积。掺入阳离子可提高其电导率。无定形碳镀层可以形成连接在一起的高速电子传输通道,提高了性能。
 
在Sun等人制备了Co(OH)2之后,再通过固态反应制备了大约200nm~400nm的具有无定形碳表面涂层的LiCopO4,其一次放电容量为108.9mAh/g,速度为0.2C。李等人通过微波加热反应制备了大约150nm大小的非晶碳镀层纳米LiCopO4粒子,其容量在3V至5.1V之间初次放电容量为144mAh/g,30次循环后仍未达到72.6mAh/g,而无非晶碳镀层的LiCopO4容量分别只有93.3mAh/g和19.4mAh/g。温等人利用热水法制备了刺猬状的LiCopO4,它有无定形的碳涂层,约20nm直径的LiCopO4纳米线自组装成球形颗粒,一次放电容量为136mAh/g,经50次循环后仍保持约91%的容量。通过喷射热解,Liu等人制备了中空、具有大约70nm大小的无晶碳涂层的球形LiCopO4微粒,其电容量降至123mAh/g,20次循环后仍保持97%的容量。
 
除了奈米化和碳镀层之外,研究人员还尝试通过掺杂、使用电解液添加剂等方法改善其电化学性能。在Jang等人的基础上,制备了掺杂Fe的Li1.02(Co0.9Fe0.1)0.98pO4,并在其表面制备了LiFepO4涂层,初次放电容量为122mAh/g,20次放电后保留了70%的容量。艾伦等人[34]制备了掺有氟乙酰胺的氟乙酰胺0.92Co0.8氟乙酰胺0.2pO4,并在电解液中加入1%氟乙酰胺,在2.5V~5.3V循环中10次充放电后容量保留100%,在500次循环中容量保留80%。沙拉比等采用SiO2分隔层,可获得良好的循环性能。其原因是隔板上的SiO2可以消耗电解质中的微量HF,从而改善循环性能。等人试图使用固体Li1+x+yAlxTi2-xSiyp3-yO12(LATSp)作为电解液和隔膜,在LATSp表面沉积一层LiCopO4薄膜,并获得了良好的电化学性能。虽然固体LATSp有很高的电化学势窗,但是它的Li离子扩散系数很低,并且不能与活性物质颗粒进行很好的接触,因此将它用作电解液材料还有待进一步的试验发展。
 
锂电池聚合物剥皮机厂家总结如下,5V高电压阴极材料由于其较高的能量密度,具有较大的发展潜力和市场前景,特别是在用于提供高电压高能量的应用方面,如电动汽车电池方面,高电压阴极材料意味着单电池串联减少,总电池体积较小,电池质量较轻,能量较高。近年来随着研究的不断深入,5V高压阴极材料将在不远的时间内进入市场,特别是具有类尖晶石结构的LiMn1.5Ni0.5O4,它兼具高电压和良好的循环性能。但是,LiMpO4(M=Co,Ni)是一种类橄榄石结构,虽然其理论容量较大,但其循环性能仍需大幅度提高,才有良好的应用前景。