颗粒对三元正极材料的影响

       9月27-28日,由中国颗粒学会能源颗粒材料专委会,中国粉体网共同举办的“第二届能源颗粒材料制备及应用技术高峰论坛”将在南京隆重召开。

       日加粉体科技技术负责人濱本純一为大家带来精彩报告《电池材料的颗粒设计以及评测方法》,欢迎行业朋友前来交流探讨!

       三元正极材料尤其是高镍三元正极材料的比容量很高,已经成为企业争相布局产能的热门正极材料。但是在实际应用中它们也不是完美的,仍存在很多需要改善的地方,如安全性能、循环性能、存储性能以及大电流充放电性能等。

       为了改善三元正极材料的性能,要对其进行材料结构设计、优化制备工艺、元素掺杂、表面包覆。我们就材料结构设计为大家介绍一些改进方向。

类单晶型结构

       目前商业化的三元正极材料主流制备方法是共沉淀-高温固相法,通过共沉淀法制得前驱体,然后与锂盐混合烧结,最终制得相应的三元正极材料。其颗粒通常为若干几百纳米的一次粒子组成的微米级球形二次颗粒。随着电池充放电次数增加,尤其在高电压下,一次粒子间的界面很容易产生微裂纹和粉化,导致电池循环性能和安全性能恶化。

将三元正极材料制备成类单晶型颗粒的好处:

       可以很大幅度地提高材料的颗粒强度和压实密度;

       得到的材料在电池制作过程中的加工性能好,辊压不会发生变形或破碎,多次循环后能避免一次粒子界面粉化;

       此种正极材料的比表面积小,可以减少材料与电解液的接触面,降低电池充放电过程中的副反应,从而提高材料的电化学性能。

放射状结构

       二次颗粒结构的三元正极材料继承了前驱体内部结构特征,前驱体性能的好坏直接影响正极材料的优劣。

       前驱体颗粒由内向外放射状生长有利于烧结过程中锂盐在前驱体颗粒内的扩散,使反应更加充分,制成的三元正极材料形成由内向外的锂离子扩散通道。这种结构有利于锂离子的脱出和嵌入,颗粒结构也更加稳定,大大改善了材料的电化学性能。

核壳结构

       表面包覆可以有效改善高镍材料与电解液的反应活性,提升材料循环稳定性,但是包覆材料一般采用没有电化学活性的惰性材料。包覆层薄,材料的性能改善不明显;包覆层厚,材料的比容量损失严重。

       核壳结构三元正极材料可以克服这些问题,其通常由高比容量的内核与高稳定性的外壳组成,内核和外壳均具有电化学活性,兼具了比容量高与循环稳定性好等优点。

走进日加粉体

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source:http://www.juda.cn/news/69528.html

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