08.31 新能源电池用碳酸锂材料的改进

近年来,根据前沿的新能源材料研究,材料结构对锂离子电池粉体的性能有非常重要的影响。例如,层状结构和尖晶石结构的性质是非常不同的。在循环过程中,富锂材料的层状结构将逐渐转变为尖晶石结构,这不仅会降低材料的容量,还会导致材料的电压平台退化。因此,材料结构对锂离子电池电极材料性能的影响,一直是研究的热点。

碳酸锂622是一种常见的高镍三元材料。高镍含量不仅使材料具有高容量,而且降低了材料的结构稳定性和电化学性能。由于碳酸锂622体系的层状结构,锂离子在晶面的扩散速度较快。因此,通过调整工艺手段,使初级粒子的和010晶面朝向电极粒子表面,有利于降低锂离子扩散阻抗,提高材料的速率性能。最近,北京大学的研究人员通过控制pH值和氨浓度,合成了具有不同结构特征的Ni0.6Co0.2Mn0.2(OH)2锂离子前驱体材料。NCM622前驱体材料继承了前驱体的结构特征。TEM分析表明,在较低的PH值下,材料的生长倾向于晶体方向,但生长方向较少,此时(010)和(100)晶体表面更多的暴露于活性物质颗粒的表面,有利于锂离子的快速扩散,im证明材料的速率性能。同时,BET测试发现,通过使晶体规则生长,可以提高材料的振动密度,降低比表面积,减少电解质界面的副作用,提高电池的能量密度。

新能源电池用碳酸锂材料的改进

回转窑焙烧试验表明,碳酸锂622材料在电容量比和3.2伏~4.6伏电压范围内,规则排列的可逆比容量为162毫安时每克,明显高于其他不规则排列的材料。在80次循环后,规则排列的NCM 622材料的容量保持在98.34%,不规则排列的其他材料的容量降低到80%左右。

碳酸锂622体系中初级粒子的排列和晶体结构对材料的循环稳定性和速率性能有重要影响。通过控制前驱体合成过程中的PH和氨浓度,可以有效地控制前驱体中原生粒子的生长方向和排列,而碳酸锂622系材料对前驱体的循环稳定性有显著影响,材料的速率性能。前驱体结构具有良好的继承性,保证了原生粒子在碳酸锂622体系中的有序排列,使(010)和(100)晶面更暴露于外表面,从而提高了锂离子的扩散速率,提高了速率。材料的性能和循环稳定性。

本实验使用的碳酸锂烧结炉是一种特殊的旋转气氛烧结炉,为了满足某些特殊电池粉体材料的烧结要求,在高温烧结过程中施加一定的压力气氛。回转窑综合性能优良,但622材料在高温烧结前先升华分解,没有有效的保护措施。最常用的方法是提高气体压力,如电池粉末材料的气氛烧结。气氛烧结主要应用于某些特殊电池粉的烧结。同时,在保温阶段的后期,在一定压力气氛下,产生类似于热等静压工艺的均匀压力过程,有利于烧结材料性能的进一步提高。江苏凤谷节能科技有限公司研发制造的锂电池材料烧结炉,筒体采用精密钢管且无焊缝,有效保障回转。窑的气密性,做到无泄漏,从而确保材料的纯净度,提高用户(下游)产品品质。锂电池材料烧结炉生产效率提高30%以上,能耗降低50%以上。相比传统烧结炉,生产效率大幅提高,运营成本大幅降低,极具性价比。

新能源电池用碳酸锂材料的改进


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