日韩av在线高清免费毛片日韩欧美一级成人|女人18以后毛片|国产18女人毛多水多毛片|乱系列人妻视频|中文字幕久久熟女人妻av|91麻豆人妻|校花被我玩弄|父女乱荡|高潮videossex潮喷另类|日本在线观看人妻,黑人侵犯日本人妻,色哟哟视频线在线播放欧美,亚洲欧美国产国产一区第二页

【原創(chuàng)】鋰離子電池高鎳三元正極材料的改性研究


來(lái)源:中國(guó)粉體網(wǎng)   青黎

[導(dǎo)讀]  集3種層狀LiMO2(M=Ni,Co,,Mn)材料的優(yōu)點(diǎn)于一身的鎳鈷錳酸鋰(LiNixCoyMn1-x-yO2,NCM)是目前最有商用價(jià)值的正極材料之一,。

中國(guó)粉體網(wǎng)訊  隨著新能源動(dòng)力汽車及儲(chǔ)能技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,對(duì)鋰離子電池能量密度,、循環(huán)穩(wěn)定性及價(jià)格方面提出了更高的要求,,正極材料作為鋰離子電池最關(guān)鍵的材料,決定著電池的各項(xiàng)性能和成本,。集3種層狀LiMO2(M=Ni,,Co,Mn)材料的優(yōu)點(diǎn)于一身的鎳鈷錳酸鋰(LiNixCoyMn1-x-yO2,,NCM)是目前最有商用價(jià)值的正極材料之一,。


高鎳三元正極材料雖然被多數(shù)科學(xué)研究人員和電動(dòng)汽車行業(yè)認(rèn)為是最具有發(fā)展前景的鋰離子電池正極材料,但是實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用和科學(xué)研究上,,高鎳三元正極材料仍然存在著諸多不足之處。


要追求更高的性能,,高鎳三元正極材料的Ni含量需不斷增加,,四個(gè)問(wèn)題隨之加劇:1,、Li與過(guò)渡金屬之間的陽(yáng)離子混排,,主要是Li+/Ni2+,,這會(huì)嚴(yán)重干擾Li離子的遷移;2,、長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)過(guò)程中微裂紋的形成,;3、表面副反應(yīng)問(wèn)題,,產(chǎn)生多種副反應(yīng)產(chǎn)物,;4、熱穩(wěn)定性不佳,,高溫環(huán)境條件下電化學(xué)性能衰退明顯,。


這些問(wèn)題嚴(yán)重制約了高鎳三元正極材料的商業(yè)化進(jìn)程和規(guī)模化應(yīng)用,,為了改善其性能,,現(xiàn)階段主要通過(guò)體相摻雜、表面包覆,、單晶化及梯度結(jié)構(gòu)等對(duì)其進(jìn)行改性研究,。


體相摻雜


體相摻雜通過(guò)摻入其他元素使材料的層狀結(jié)構(gòu)得以穩(wěn)定,從微觀結(jié)構(gòu)上增強(qiáng)了H3相熱穩(wěn)定性,,進(jìn)而改善材料長(zhǎng)期循環(huán)及大電流密度下的電化學(xué)性能,。選擇不同的摻雜元素可在材料中起到不同的作用,因此摻雜方式可分為陽(yáng)離子,、陰離子及陰-陽(yáng)離子協(xié)同摻雜3種類型,。


陽(yáng)離子摻雜是通過(guò)摻雜元素優(yōu)先占據(jù)Li或Ni位,以穩(wěn)定材料層狀結(jié)構(gòu),,使材料的循環(huán)穩(wěn)定性得到改善,。低價(jià)態(tài)陽(yáng)離子(例如K+,Mg2+)優(yōu)先摻雜到Li位中,,通過(guò)防止Li+/Ni2+混排來(lái)穩(wěn)定晶格結(jié)構(gòu),,但會(huì)對(duì)材料放電容量產(chǎn)生不利影響。


陰離子摻雜是通過(guò)電負(fù)性更強(qiáng)的元素取代氧元素以增加過(guò)渡金屬元素與陰離子間的鍵合強(qiáng)度,。常用的摻雜陰離子有F-,,Br-,BO33-聚陰離子等,,其中F原子與O原子半徑較為接近而呈現(xiàn)更好的改性效果,,可以有效地抑制過(guò)渡金屬元素的溶解,避免電解液反應(yīng)副產(chǎn)物HF的腐蝕,,起到穩(wěn)定陰極-電解液界面,,改善材料循環(huán)性能的作用。


陰-陽(yáng)離子協(xié)同摻雜是選擇一種或多種陰陽(yáng)離子同時(shí)摻雜,,如Na-F,,Mg-F,,P-F等,此方法綜合了摻雜陰離子和陽(yáng)離子的優(yōu)勢(shì),,能同時(shí)改善材料的高溫,、循環(huán)及倍率性能。


體相摻雜可以從微觀上穩(wěn)定材料結(jié)構(gòu),,改善電化學(xué)性能,,且操作難度小,改性效果明顯,,是較易實(shí)現(xiàn)的改性方法,,工業(yè)上多采用此方法對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行改性。


表面包覆


表面包覆是對(duì)正極材料的表面進(jìn)行物理或者化學(xué)處理,,使正極材料和電解液隔離開(kāi)來(lái),,防止正極材料與電解液直接接觸從而發(fā)生副反應(yīng),進(jìn)而提高正極材料的分散性,、熱穩(wěn)定性和放電倍率等電化學(xué)性能,。若想通過(guò)表面包覆來(lái)改善正極材料的電化學(xué)性能就要選擇合適的材料及包覆手段,理想的包覆材料應(yīng)當(dāng)能有效地阻止正極材料活性物質(zhì)與電解液之間的直接接觸,,減少兩者之間的副反應(yīng),,同時(shí)要保護(hù)正極材料的結(jié)構(gòu),避免活性材料在充放電過(guò)程中的晶格被破壞,。


目前應(yīng)用的較多的表面包覆材料是:碳材料,、磷酸鹽、氟化物,、金屬氧化物等等,。


單晶化


單晶化是針對(duì)高鎳三元材料二次顆粒易破碎、粉化,,易與電解液發(fā)生反應(yīng)而提出的改性策略,。目前高鎳三元產(chǎn)品是一次顆粒團(tuán)聚成的二次顆粒,壓實(shí)密度較小,,在制作電池極片壓力過(guò)大或高壓工作條件下易破裂,,進(jìn)而增加內(nèi)部一次顆粒與電解液的接觸和反應(yīng),加速容量衰減并引發(fā)產(chǎn)氣問(wèn)題,。如果能通過(guò)控制反應(yīng)參數(shù),,有目的地培養(yǎng)單晶體,不僅能提高壓實(shí)密度,,還能保證材料實(shí)現(xiàn)更好的安全性和循環(huán)性能,。常用單晶制備方法為共沉淀-高溫固相法和助溶劑法。


單晶材料雖在循環(huán)穩(wěn)定性和容量保持率方面均表現(xiàn)出優(yōu)異的特點(diǎn),但實(shí)驗(yàn)參數(shù)卻較難控制,,很難制備單晶純相,且由于單晶顆粒粒徑較小,,放電比容量仍難以達(dá)到實(shí)際要求,,因此仍需探索單晶正極材料制備方面的突破點(diǎn)。


梯度結(jié)構(gòu)


梯度結(jié)構(gòu)是由核殼結(jié)構(gòu)衍生而來(lái),。傳統(tǒng)核殼結(jié)構(gòu)材料中,,核(富Ni)與殼(富Mn)分別起到提供比容量和穩(wěn)定材料結(jié)構(gòu)的作用,但內(nèi)外成分含量跨度較大,,長(zhǎng)期循環(huán)后核殼間便出現(xiàn)斷層,,從而破壞Li+運(yùn)輸通道,造成嚴(yán)重容量衰減,。而濃度梯度結(jié)構(gòu)則是在此基礎(chǔ)上使核殼成份由內(nèi)向外呈梯度變化,,改善了由于內(nèi)核和外殼成分差異大而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)斷裂,合成示意圖如圖所示,。



結(jié)構(gòu)梯度LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正極材料的合成示意圖

(圖片來(lái)源:張建茹等. 鋰離子電池高鎳三元材料不足與改性研究綜述)


小結(jié):


在眾多改性方法中,,體相摻雜和表面包覆策略過(guò)程簡(jiǎn)單、易控制,,多為工業(yè)采用,,但單一改性產(chǎn)生的效果還是不夠理想,目前多同時(shí)使用兩種方法以達(dá)到共改性的效果,;單晶化材料呈現(xiàn)顯著提升的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電化學(xué)性能,,但因比容量較低及工藝參數(shù)難控制等因素仍處于研究階段,探索簡(jiǎn)單易控的單晶化方法是未來(lái)研究的難點(diǎn),;針對(duì)材料結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定提出的濃度梯度是目前較為新穎的方向,,科學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)渡金屬濃度梯度將有望成為下一代高鎳三元材料技術(shù)解決方案。


參考來(lái)源:

張建茹,,藍(lán)茲煒等. 鋰離子電池高鎳三元材料不足與改性研究綜述

王坤,,陳虹等. 高鎳三元正極材料改性研究進(jìn)展

吳兆國(guó).鋰離子電池高鎳三元正極材料的制備與改性研究

龐寶成.鋰離子電池高鎳正極材料的制備、改性及其電化學(xué)性能研究

王韻珂.鋰離子電池高鎳正極材料的合成,、改性及電化學(xué)性能研究


(中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/青黎)


注:圖片非商業(yè)用途,,存在侵權(quán)告知?jiǎng)h除


推薦19

作者:青黎

總閱讀量:7108992

相關(guān)新聞:
網(wǎng)友評(píng)論:
0條評(píng)論/0人參與 網(wǎng)友評(píng)論

版權(quán)與免責(zé)聲明:

① 凡本網(wǎng)注明"來(lái)源:中國(guó)粉體網(wǎng)"的所有作品,,版權(quán)均屬于中國(guó)粉體網(wǎng),,未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用,。已獲本網(wǎng)授權(quán)的作品,,應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用,并注明"來(lái)源:中國(guó)粉體網(wǎng)",。違者本網(wǎng)將追究相關(guān)法律責(zé)任,。

② 本網(wǎng)凡注明"來(lái)源:xxx(非本網(wǎng))"的作品,均轉(zhuǎn)載自其它媒體,,轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息,,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé),且不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任,。如其他媒體,、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)下載使用,必須保留本網(wǎng)注明的"稿件來(lái)源",,并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任,。

③ 如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問(wèn)題,,請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起兩周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系,,否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。

粉體大數(shù)據(jù)研究
  • 即時(shí)排行
  • 周排行
  • 月度排行
圖片新聞