盘点:锂电池三元材料10大研究进展

本文摘要:镍钴锰具备高比容量、宽循环寿命、低毒和廉价的特点,此外,三种元素之间具备较好的协同效应,因此受到了普遍的应用于。用作锂电池负极材料,在水解还原成储能中,镍是主要的成分,如何通过提升材料中镍的含量以有效地提升材料的比容量,是目前研究的热点之一。1低镍三元材料一般来说,低镍的三元负极材料是指材料中镍的摩尔分数小于0.6,这样的三元材料具备高比容量和低成本的特点,但也不存在容量维持亲率较低,热稳定性能差等缺失。通过制取工艺的改良可以有效地提高材料性能。

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镍钴锰具备高比容量、宽循环寿命、低毒和廉价的特点,此外,三种元素之间具备较好的协同效应,因此受到了普遍的应用于。用作锂电池负极材料,在水解还原成储能中,镍是主要的成分,如何通过提升材料中镍的含量以有效地提升材料的比容量,是目前研究的热点之一。1低镍三元材料一般来说,低镍的三元负极材料是指材料中镍的摩尔分数小于0.6,这样的三元材料具备高比容量和低成本的特点,但也不存在容量维持亲率较低,热稳定性能差等缺失。通过制取工艺的改良可以有效地提高材料性能。

颗粒的微纳尺寸以及形貌结构,在相当大程度上要求着低镍三元负极材料的性能。因此目前主要的制取方法是将将有所不同原料均匀分布集中,通过有所不同生长机制,获得比表面积大的纳米球形颗粒。在众多制取方法中,共沉淀法与高温固相法融合是目前的主流方法,首先使用共沉淀法,获得原料混合均匀分布、材料粒径皆一的前驱体,然后经过高温焙烧获得表面形貌规整、过程易于控制的三元材料,这是目前工业生产的主要方法。

喷雾干燥法较共沉淀法过程非常简单,制取速度快,扣除材料形貌并远不如共沉淀法,有更进一步研究的潜力。低镍三元负极材料的阳离子混排和充放电过程中热力学等缺点,通过掺入改性和外壳改性需要有效地获得提高。在诱导副反应再次发生和平稳结构的同时,提升导电性、循环性能、倍率性能、存储性能以及高温高压性能,仍将是研究的热点。

2富锂三元材料右图为富锂三元负极材料xLi2MnO3˙(1-x)LiMn1/3Ni1/3Co1/3O2(0.1≤x≤0.5)的结构示意图,由于其类似的结构,可瞬更好的锂,具备长电压窗口和低比容的优势,近年来被研究者所注目。这种材料之所有具备低电压的特点,而且首次充放电机理与先前电池有所不同:首次电池不会引发结构的变化,这种变化体现在电池曲线上有两个以4.4V为分界的有所不同的平台,第二次电池过程中,其电池曲线不同于第一次的曲线,由于第一次电池过程中Li2O从层状结构的Li2MnO3中不可逆的瞬,在4.5V左右的平台消失。

使用固相法、溶胶凝胶法、水热法、喷雾热求解和共沉淀法可以制取出有有所不同结构的丰锂三元负极材料,其中,用于较多的是共沉淀法,且每一种方法皆有其各自的优缺点。富锂三元材料展现出了较好的应用于前景,是下一代高容量锂离子电池所需的关键材料之一,但对于大规模应用于。

该材料未来的研究方向主要为以下几个方面:(1)对脱嵌锂机理的了解严重不足,无法解释材料库伦效率将较低、材料性能差异大等现象;(2)掺入元素研究过于充份,较单一;(3)由于在低电压下负极材料受到电解液的风化,导致劣的循环稳定性;(4)商业化应用于较较少,在安全性性能方面的实地考察过于全面。


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