0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

锂离子电池之三元正极材料

倩倩 来源:《锂离子电池材料与技术 作者:《锂离子电池材料 2022-08-31 16:12 次阅读

为获得更多的可逆容量,通常可提高三元材料镍的含量。例如在三元高镍材料中,当镍的摩尔含量(根据网络资料:摩尔含量可表示某一种粒子数量占物质同尺寸量级的总粒子数量的比值)提升至82%时,三元材料4.2V全电池克容量发挥可达到200mAh/g。当镍的摩尔含量提升至90%时,三元材料4.2V全电池克容量发挥可达到205mAh/g。

但因为镍离子与锂离子半径相近容易混排,所以镍含量过多时,三元材料结构不稳定。

三元材料及前驱体(根据网络资料理解:获得目标产物过程中的一种物质)制备方法:

三元材料的前驱体一般是含+2价的镍钴锰元素的氢氧化物,前驱体化学式为:NixCoyMn(1-x-y)(OH)2(x<1,y<1)。

前驱体的合成方法:一般采用液相共沉淀方法,以硫酸镍(NiSO4)、硫酸钴(CoSO4)、硫酸锰(MnSO4)作为反应物,水作为溶剂,氨水(NH3·H2O)作为络合剂(根据网络资料理解:氨水络合剂可以将三元材料沉淀中的杂质溶解),氢氧化钠(NaOH)作为沉淀剂。以生成NCM523三元材料前驱物为例,反应方程式如下:

0.5NiSO4+0.2CoSO4+0.3MnSO4+2NaOH→Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2+Na2SO4

共沉淀后形成的产物经过脱水干燥后,可得到前驱体粉末。

与钴酸锂正极材料类似,三元正极材料也采用固相反应法进行烧结制备:将所制备的含有镍钴锰氢氧化物的前驱体与锂源(锂的来源,如碳酸锂(Li2CO3))充分混合,并在高温下煅烧,得到层状结构的物相,即为NCM523三元材料,反应方程式为:

4Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2+2Li2CO3+O2→4LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2+4H2O+2CO2

烧结后的三元材料通过粉碎和分级工序,可得到微米级粉体材料,再经过过筛、除铁等工序,除去材料中的异物,可得到满足锂离子电池使用需求的正极材料粉体。

607154b8-2904-11ed-ba43-dac502259ad0.png

图片来源:学堂在线《锂离子电池材料与技术》

在实际应用中,三元正极材料存在高温结构稳定性低,具有热失控风险等问题,需要进行改性。

目前工业界广泛采用的改性措施包括三项:

(1)体相掺杂。一般采用金属阳离子,如镁离子(Mg2+)、铝离子(Al3+)、钛离子(Ti4+)、锆离子(Zr4+)、钇离子(Y3+)、钡离子(Ba2+)等。

体相掺杂的离子利用同晶格中的氧形成更为牢固的化学键,起到稳定结构的作用,进而改善材料的循环寿命与热稳定性(含个人理解)。

掺杂工艺一般在前驱体合成或正极材料烧结过程中实施,采用液相共沉淀法掺杂效果更为均匀,但采用液相共沉淀法控制工艺与合成条件要求更高。

(2)表面包覆。一般采用金属氧化物,常用的金属氧化物包括氧化镁(MgO)、三氧化二铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)、氧化钛(TiO2)等。

表面包覆,一方面使材料与电解液接触的反应活性界面减少,降低副反应,抑制金属离子的溶解,优化材料的循环性能;另一方面包覆物质还可以稳定正极材料表面的氧原子,抑制材料在充放电过程中表面结构变化,对三元材料的循环和存储性能有益。

(3)工艺优化。优化工艺包括优化晶体尺寸与形貌、降低表面残锂量、减少材料中细粉含量等,从而对三元材料的电化学性能产生有益影响。

审核编辑 :李倩

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 锂离子电池
    +关注

    关注

    85

    文章

    3259

    浏览量

    77968
  • 正极材料
    +关注

    关注

    4

    文章

    325

    浏览量

    18623
  • 三元材料
    +关注

    关注

    10

    文章

    121

    浏览量

    15388

原文标题:锂离子电池相关介绍(11)——三元正极材料(下)

文章出处:【微信号:行业学习与研究,微信公众号:行业学习与研究】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    相关推荐

    FIB-SEM技术在锂离子电池的应用

    锂离子电池材料的构成锂离子电池作为现代能源存储领域的重要组成部分,其性能的提升依赖于对电池材料的深入研究。
    的头像 发表于 02-08 12:15 153次阅读
    FIB-SEM技术在<b class='flag-5'>锂离子电池</b>的应用

    锂离子电池三元电池,谁更安全?

    锂离子电池三元电池在安全性上各有优劣。锂离子电池凭借其成熟的技术和稳定的性能,在安全性方面有着坚实的保障;三元
    的头像 发表于 01-23 15:19 133次阅读
    <b class='flag-5'>锂离子电池</b>和<b class='flag-5'>三元</b>锂<b class='flag-5'>电池</b>,谁更安全?

    电池充电器和铅酸电池充电器怎么区分?有和不同?

    是基于材料的性能之别,铅酸电池的正负极材料为氧化铅、金属铅、浓硫酸;锂离子电池则有四个构件:正极(钴酸锂/锰酸锂/磷酸铁锂/
    发表于 01-15 10:06

    锂离子电池正极为什么用铝箔负极用铜箔?

    随着锂离子电池应用越来越广泛,很多人对锂离子电池也越来越感兴趣,那么为什么在锂离子电池中正极要使用铝箔而负极要使用铜箔呢?其实关于这一问题主要有以下几方面的考量。 1-导电性和成本 在所有金属中
    的头像 发表于 12-17 10:10 1056次阅读
    <b class='flag-5'>锂离子电池</b>的<b class='flag-5'>正极</b>为什么用铝箔负极用铜箔?

    智能化进程中的锂离子电池

    。1992年,锂离子电池实现商品化。   锂离子电池 锂离子电池是一种充电电池,它主要依靠锂离子正极
    的头像 发表于 12-06 10:45 409次阅读

    利用纳米TiO2包LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2制备出三元电池

    的寿命方向发展。而正极材料直接决定了锂离子电池的性能。三元材料综合了Ni、Co、Mn的优点,在正极
    的头像 发表于 12-04 11:24 688次阅读
    利用纳米TiO2包LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2制备出<b class='flag-5'>三元</b>锂<b class='flag-5'>电池</b>

    三元电池行业发展趋势

    三元电池,即三元正极材料电池,因其正极
    的头像 发表于 10-31 10:28 752次阅读

    三元电池在电动车的应用

    动力电池的主流选择。 三元电池概述 三元电池,全称为三元
    的头像 发表于 10-31 09:47 744次阅读

    三元电池与磷酸铁锂对比

    随着电动汽车和储能市场的快速发展,电池技术成为了能源转型的关键。三元电池(NMC/NCA)和磷酸铁锂电池(LFP)是两种主要的锂离子电池
    的头像 发表于 10-31 09:40 951次阅读

    锂离子电池的种类有哪些

    锂离子电池的工作原理其实相当精妙。它主要由四大主材构成:正极材料、负极材料、电解液和隔膜。其中,正极和负极
    的头像 发表于 10-16 14:22 500次阅读
    <b class='flag-5'>锂离子电池</b>的种类有哪些

    松下能源获得CAMX Power最新GEMX®平台的锂离子电池正极活性材料使用许可

    已获得CAMX最新GEMX®平台的锂离子电池正极活性材料使用许可。 CAMX在其核心发明的基础上建立了GEMX®平台,现已在全球包括美国、欧盟、韩国、日本和中国在内的国家和地区获得超过30项专利。 借助
    的头像 发表于 08-22 13:06 286次阅读

    通信电源系统的守护者:锂离子电池

    间断工作。本期,我们走进锂离子电池的世界,为你揭秘锂离子电池!1锂离子电池结构锂离子电池的结构如下图所示。锂离子电池主要由4部分组成,即
    的头像 发表于 06-15 08:05 164次阅读
    通信电源系统的守护者:<b class='flag-5'>锂离子电池</b>

    什么是正极材料正极材料的四大类型?

    正极材料锂离子电池中的一个重要组成部分,它位于电池正极一侧,负责在充放电过程中储存和释放锂离子
    的头像 发表于 05-19 14:42 4430次阅读

    锂离子电池的优缺点

    锂离子电池是一种二次电池(充电电池),其工作原理主要依赖于锂离子正极和负极之间的移动。在充电过程中,
    的头像 发表于 05-06 17:20 2997次阅读

    富铁无序岩盐锂离子正极材料的氧化还原研究

    随着对高性能和高性价比锂离子电池的需求不断增长,对由丰富元素(如Fe)组成的正极材料的需求日益迫切。
    的头像 发表于 03-27 09:06 605次阅读
    富铁无序岩盐<b class='flag-5'>锂离子</b><b class='flag-5'>正极</b><b class='flag-5'>材料</b>的氧化还原研究