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        【原創(chuàng)】每周一問 | 是什么導(dǎo)致了相同組分三元材料倍率仍有差別?


        來源:中國粉體網(wǎng)

        標(biāo)簽三元材料倍率
        [導(dǎo)讀]  引起相同組分三元材料倍率性能差異的原因主要有材料的粒徑、形貌、鋰化配比、煅燒氣氛等。

        中國粉體網(wǎng)訊  引起相同組分三元材料倍率性能差異的原因主要有材料的粒徑、形貌、鋰化配比、煅燒氣氛等。


        1、粒徑


        粒徑小的材料比表面積較大,材料與電解液的接觸面積較大,同時(shí)鋰離子的擴(kuò)散路徑變短,有利于大電流密度下鋰離子在材料的嵌脫,因此小粒徑材料的倍率性能較好。


        要得到小粒徑的三元材料,需要用小粒徑的前驅(qū)體煅燒;或?qū)⒋罅降娜牧掀扑槌尚☆w粒后進(jìn)行煅燒。


        2、形貌


        不同形貌的三元材料倍率性能不同,疏松多孔的形貌有利于電解液的浸潤,縮短鋰離子的擴(kuò)散路徑,所以倍率性能好于密實(shí)的形貌。疏松多孔的三元材料SEM如圖(a)所示。密實(shí)的三元材料SEM如圖(b)所示。



        用于不同倍率產(chǎn)品的SEM圖


        三菱化學(xué)用MCC方法制備出一種內(nèi)部為多孔結(jié)構(gòu)的三元材料,如圖(a)所示。圖中左邊為常規(guī)共沉淀法制備的材料,可見材料內(nèi)部密實(shí)無孔洞。圖中右邊為MCC法制備的材料,其內(nèi)部有大量孔隙。兩種材料的倍率性能見圖(b),可看出內(nèi)部有孔隙的材料倍率性能明顯優(yōu)于內(nèi)部密實(shí)的材料。


        三菱化學(xué)不同倍率性能產(chǎn)品對比


        3、鋰化配比


        鋰化配比會(huì)影響材料的倍率性能。美國Argonne實(shí)驗(yàn)室對比了鋰化配比相差0.05的兩個(gè)樣品的倍率性能,結(jié)果如圖所示,圖中“x=0”表示樣品分子式分為:Li1.0(Mn4/9Co1/9Ni4/9)O2;“x=0.05”表示樣品分子式為:Li1.05(Mn4/9Co1/9Ni4/9)0.95O2。


        從圖中可以看出,在低倍率下(C/12)兩種樣品的容量無差別,但隨著充放電倍率的增大,高鋰化配比的樣品倍率性能明顯好于低鋰化配比的樣品。研究人員認(rèn)為高鋰化配比材料倍率性能優(yōu)異的原因是其具有較高的電子電導(dǎo)率。


        不同鋰化配比的三元材料倍率性能對比


        4、煅燒氣氛


        煅燒氣氛分別為氧氣和空氣。從圖中可以看出,在0.1C和0.2C情況下,空氣氣氛和氧氣氣氛材料并無明顯差別,但隨著倍率的上升,氧氣氣氛下煅燒的材料倍率性能優(yōu)于空氣煅燒的材料。且五種不同組分的材料都有相同的變化趨勢。但氣氛對不同組分的材料影響效果略有差異。研究人員認(rèn)為氧氣氣氛減少了材料的陽離子混排,從而使材料擁有較好的倍率性能。

        不通氣氛下煅燒出的三元材料倍率性能對比


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