電池正極材料的形貌設(shè)計(jì)及其對電化學(xué)性能的影響分析

孫磊 王耀璽

寧夏中色金輝新能源有限公司 寧夏石嘴山 753000

鋰離子電池的主要構(gòu)成材料包括電解液、隔離材料、正負(fù)極材料等。正極材料占有較大比例(正負(fù)極材料的質(zhì)量比為3:1～4:1),因?yàn)檎龢O材料的性能直接影響著鋰離子電池的性能。

1 零維材料

納米粒子可以縮短鋰離子轉(zhuǎn)移路徑與材料中的電子，提供更多電解質(zhì)接觸面積，提高材料的電化學(xué)性能。納米粒子材料通過溶液方法制備。所有原料溶解并完全混合在溶劑中，然后在一定的溫度和壓力下，納米結(jié)構(gòu)在溶劑中逐漸形成，并且材料的最終性質(zhì)得到改善，通過溫度，壓力，時間，溶劑性能影響。和表面活性劑。以聚乙二醇和酒石酸為共溶劑，采用不同的粒徑和比表面積LiNi0.5Mn0.504（LNMO）制備了聚乙二醇和酒石酸材料。一個一種是納米顆粒（約50nm），另一種是微米顆粒（約1um），由于鋰離子擴(kuò)散路徑小，大納米粒子比表面積大，而微米LNMO的放電容量為121mAh，而微米LNMO的放電容量為121mAh/g。使用FeSO4、H3PO4和LiOH作為原料，Gibot在低溫沉淀和氮?dú)夥罩?，通過低溫沉淀和加熱回流具有良好性能的材料。氮?dú)夥罩械牧綖?5～100nm。

2 一維材料

一維材料（包括納米線，桿和管）在一維長度方向上具有更快的速度，較短的鋰離子擴(kuò)散路徑和垂直一維方向的較大比表面積。該區(qū)域提供活性材料和電解質(zhì)之間的界面，因此在制備用于鋰離子電池的高性能陰極材料方面更優(yōu)選尺寸和形狀，而一維陰極材料更可能通過模板制備方法。該模板可用于準(zhǔn)確控制目標(biāo)產(chǎn)品的形態(tài)，并且模板可以用作模板反應(yīng)進(jìn)料的目標(biāo)產(chǎn)物，或者可以用作模板作為對頂部形態(tài)的支持，最終刪除模板通過化學(xué)蝕刻或煅燒。制備水分材料時，制備pH，溫度，時間和表面活性劑，Hosono對HOS和NaOH溶液，并通過Hydolermal.44mN02用NaOH溶液制備納米鏈烷醇的納米鏈烷醇，然后在NaO.44mN02，NANOANAN鏈烷醇和LIN03中制備，LINI是通過煅燒的原料，并通過煅燒交換鈉離子和鋰離子，合成高質(zhì)量的單晶尖晶石LiMn204納米線。單晶納米線結(jié)構(gòu)可以抑制粒子的聚集高溫?？煽s短鋰離子與電子的擴(kuò)散路徑，顯示出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。等通過水熱反應(yīng)的水熱過程，在氫氣氣氛下將MnO2還原為多孔mn30，以多孔納米Mn2O4為犧牲模板將Mn2O4還原為多孔mn30，同時通過真空和隨后的LiOH醇溶液煅燒制備納米尖晶石，限制：04As陰極材料，這個一維棒狀LiMn2O4單晶具有較長的循環(huán)壽命。米/微米的一維線性結(jié)構(gòu)材料可整合納米與微米結(jié)構(gòu)，納米粒子減少了鋰離子擴(kuò)散路徑，離子擴(kuò)散動力學(xué)微粒也可以保護(hù)材料具有低電阻，熱力學(xué)穩(wěn)定性和加工特性。

3 二維材料

從陰極材料開始，分析了近年來具有不同形態(tài)的電極材料及其電化學(xué)性質(zhì)，通過高能磨削，溶膠-凝膠和其他方法制備納米顆粒。電解質(zhì)和電極材料的比表面和接觸表面也用于縮短鋰離子的擴(kuò)散路徑，這對提高材料的擴(kuò)增性能具有顯著影響，但如果結(jié)晶度不高，則整個納米級接線并且比表面積太大，更多的電解質(zhì)將被氧化，并且容量將降低。通常通過模板方法制備一維線性，桿或管狀材料。在一個尺寸方向上的電子傳導(dǎo)速度更快，并且離子的導(dǎo)通路徑垂直于其較短。特別是，管狀材料可以緩解可逆鋰嵌入過程引起的體積變化。二維板可以通過汽提方法和模板方法制備。它可提供大表面和特殊表面（例如有利于鋰離子擴(kuò)散的活性表面），用于暴露，特別是提高材料的速率性能。使用結(jié)構(gòu)指示器和精確的液相熱處理方法，通過將檸檬酸溶解在85桶和85托盤，檸檬酸和85托盤中，通過將檸檬酸溶解在乙二醇中，加熱10小時來制備前體。制備厚度為約3nm和直徑約50nm的二維納米LINI。在制備期間，托盤85用作表面活性劑。此時，材料為0.1，并且L，2，5和10C的發(fā)射比分別為235，174，166，158和141mAh/g，其比在不添加托盤85的情況下獲得的材料大得多。

4 三維材料

三維材料通常具有納米級的層次結(jié)構(gòu)，由多個納米級的初級粒子組成。它們可以結(jié)合納米級和次微米級粒子的優(yōu)點(diǎn)，保證材料的穩(wěn)定性。這些三維材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和離子轉(zhuǎn)移速度可以通過實(shí)驗(yàn)合成條件來控制，這些條件由零維、一維或二維納米結(jié)構(gòu)組成。三維材料是三維形狀、三維空心材料和核殼陰極材料，三維球形富鋰材料Li1.2Mn0.6Ni0.2O2由納米陣列組成，具有外露活性地點(diǎn)氫氧化鈉和金屬硫酸鹽溶液的共沉淀反應(yīng)，是通過調(diào)節(jié)溶液pH值的一次粒子來實(shí)現(xiàn)的，然后初級粒子自發(fā)地組裝成次級粒子球體。終于將前驅(qū)體進(jìn)行鋰化和煅燒，得到三維球形顆粒，用NH4CO3與MnSO4反應(yīng)得到直徑約1μm的球形MnCO3顆粒。在這方面，它是錳，在空氣氣氛和溫度下混合鎳，鈷和鋰的金屬鹽，溫度為850攝氏度煅燒12H以獲得空心LINI1/3CO1/3MN1/3O2陰極材料和類似于MNO2的初級顆粒。MnO2-LINI1/3CO1/3MN1/3O2陰極材料的主要顆粒在12小時的條件下獲得了具有相似的中空形態(tài)的陰極材料。以多孔微球和立方二氧化錳為原料，在4℃下合成了空心微球和LiNi0.5Mn0.5O4正極材料，空心微球的壁厚約為500μmnm，獨(dú)特的中空結(jié)構(gòu)使材料的比放電容量達(dá)到118mah/g，1°時達(dá)到104mAh/g，分別是鎳-以醋酸鈷和二甲酯為陰極材料，PVP為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，組裝在液體中的空心球形材料具有良好的電化學(xué)性能，特別是在高放電電流下具有良好的結(jié)晶性。它與彼此不接近，這使得電解質(zhì)溶液更容易穿透活性物質(zhì)，并且納米薄餅不彼此接近，這使得電解質(zhì)更容易穿透。從活性物質(zhì)到活性物質(zhì)電解方法的液體鋰離子，減少之間的透射距離，最終使材料具有更高的性能。

5 結(jié)語

綜上所述，在今后發(fā)展過程中應(yīng)當(dāng)考慮到電子和離子的傳遞路徑，而通過晶型生長通知制備出較多有著快速傳導(dǎo)鋰離子的活性位面，同時可以結(jié)合到一些表面修飾的方式獲取到商業(yè)應(yīng)用的高性能鋰離子電池正極材料。