08.31 新能源電池用碳酸鋰材料的改進

近年來,根據前沿的新能源材料研究,材料結構對鋰離子電池粉體的性能有非常重要的影響。例如,層狀結構和尖晶石結構的性質是非常不同的。在循環過程中,富鋰材料的層狀結構將逐漸轉變為尖晶石結構,這不僅會降低材料的容量,還會導致材料的電壓平臺退化。因此,材料結構對鋰離子電池電極材料性能的影響,一直是研究的熱點。

碳酸鋰622是一種常見的高鎳三元材料。高鎳含量不僅使材料具有高容量,而且降低了材料的結構穩定性和電化學性能。由於碳酸鋰622體系的層狀結構,鋰離子在晶面的擴散速度較快。因此,通過調整工藝手段,使初級粒子的和010晶面朝向電極粒子表面,有利於降低鋰離子擴散阻抗,提高材料的速率性能。最近,北京大學的研究人員通過控制pH值和氨濃度,合成了具有不同結構特徵的Ni0.6Co0.2Mn0.2(OH)2鋰離子前驅體材料。NCM622前驅體材料繼承了前驅體的結構特徵。TEM分析表明,在較低的PH值下,材料的生長傾向於晶體方向,但生長方向較少,此時(010)和(100)晶體表面更多的暴露於活性物質顆粒的表面,有利於鋰離子的快速擴散,im證明材料的速率性能。同時,BET測試發現,通過使晶體規則生長,可以提高材料的振動密度,降低比表面積,減少電解質界面的副作用,提高電池的能量密度。

新能源電池用碳酸鋰材料的改進

迴轉窯焙燒試驗表明,碳酸鋰622材料在電容量比和3.2伏~4.6伏電壓範圍內,規則排列的可逆比容量為162毫安時每克,明顯高於其他不規則排列的材料。在80次循環後,規則排列的NCM 622材料的容量保持在98.34%,不規則排列的其他材料的容量降低到80%左右。

碳酸鋰622體系中初級粒子的排列和晶體結構對材料的循環穩定性和速率性能有重要影響。通過控制前驅體合成過程中的PH和氨濃度,可以有效地控制前驅體中原生粒子的生長方向和排列,而碳酸鋰622系材料對前驅體的循環穩定性有顯著影響,材料的速率性能。前驅體結構具有良好的繼承性,保證了原生粒子在碳酸鋰622體系中的有序排列,使(010)和(100)晶面更暴露於外表面,從而提高了鋰離子的擴散速率,提高了速率。材料的性能和循環穩定性。

本實驗使用的碳酸鋰燒結爐是一種特殊的旋轉氣氛燒結爐,為了滿足某些特殊電池粉體材料的燒結要求,在高溫燒結過程中施加一定的壓力氣氛。迴轉窯綜合性能優良,但622材料在高溫燒結前先昇華分解,沒有有效的保護措施。最常用的方法是提高氣體壓力,如電池粉末材料的氣氛燒結。氣氛燒結主要應用於某些特殊電池粉的燒結。同時,在保溫階段的後期,在一定壓力氣氛下,產生類似於熱等靜壓工藝的均勻壓力過程,有利於燒結材料性能的進一步提高。江蘇鳳谷節能科技有限公司研發製造的鋰電池材料燒結爐,筒體採用精密鋼管且無焊縫,有效保障迴轉。窯的氣密性,做到無洩漏,從而確保材料的純淨度,提高用戶(下游)產品品質。鋰電池材料燒結爐生產效率提高30%以上,能耗降低50%以上。相比傳統燒結爐,生產效率大幅提高,運營成本大幅降低,極具性價比。

新能源電池用碳酸鋰材料的改進


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