来源:河北绍谦机械设备销售有限公司 时间:2024-06-17 05:51:26 [举报]
高温固相合成法其主流工艺是将锂源、前驱体钴源、添加剂按照一定的化学计量比进行混合,混料均匀后在一定的温度和含氧气氛下进行烧结,然后进行粉碎处理及再次烧结之后的产物即为目标产物。广东邦普采用固相合成法制备钴酸锂,在3.0~4.6V@0.5 C/0.5 C,50周循环容量保持率达95%
铝离子半径与钴离子相近,使得铝离子更易均匀掺杂到钴层中,并不影响锂离子的传输,同时铝离子不参与反应,起到稳定骨架的作用;(2)阳离子掺杂:阳离子掺杂通常指价态正三价的离子,主要包括钛、锰、锆、钼、钨等离子。
Gopukumar等[12]发现适量的钛掺杂能提高材料的放电比容量,同时钛元素的掺杂后能降低钴的平均价态,提高材料循环稳定性。YongseonKim等[13]通过性原理计算及实验验证,钛元素不容易掺杂到钴酸锂晶格,更容易富集在材料表面;(3)共掺杂:Zhang Jie Nan等[14]采用钛、镁、铝痕量元素共掺杂
多种元素共掺杂越发成为高压钴酸锂掺杂改性的一个发展方向。图5为同步辐射X射线三维成像技术揭示铝(a、d),钴(b、e)及钛(c、f)元素在LiCoO2颗粒中的空间分布;(g)为可视化子域;(h)为子域和整个粒子作为一个整体的体积和表面积的量化;(i)为所有子域的体积分布。
表面包覆能够抑制表面元素溶解,稳定表面结构,提升电化学性能。表面包覆包括:(1)电子导体包覆:碳元素是一种电子导体材料,J.Kim等[15]通过低温液相法将碳元素包覆在钴酸锂表面,他们发现碳能够提高循环性能、倍率性能及高温存储性能;(2)离子导体包覆:LATP是一种良好的离子导体材料,Morimoto等[16]应用机械法将电解质LATP包覆在钴酸锂表面,提高钴酸锂在4.5V的循环性能及倍率性能
(1)晶胞结构:主要通过掺杂或共掺杂而实现调控,达到优化材料的能级结构/离子传输通道的目的,从而提升材料电子电导率/离子电导率或者结构稳定性,进而提升材料的倍率性能和高压循环性能等
(3)成品颗粒结构:成品颗粒是大颗粒、小颗粒级配形成的颗粒,可以通过改变大小颗粒的粒径、改变级配比、大小一次颗粒的形貌、大小一次颗粒的大小及分布,获得佳的材料加工性能、极片压实密度、颗粒力学强度,从而提升电池的能量密度等;
(4)材料的表界面化学:主要指颗粒表界面共包覆、颗粒浅层元素浓度梯度化、表界面化学稳定化,这种优化可以提升材料高温存储性能及安全性能。
由于3C及其他领域对电池的能量密度要求越来越高,快速充电越发流行,钴酸锂必然朝着更高电压、更大倍率方向发展。高压钴酸锂的难点主要集中在以下几个方面:
(1)体相结构的控制:在高电压下,层状结构钴酸锂由于过度脱锂,结构发生剧烈变化,伴随着相变及应力的产生,过度的应力会使颗粒开裂,破坏体相结构,使得循环性能变差。可以通过微量元素共掺杂来抵消应力,以达到抑制材料开裂的目的;
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