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佛山市萬佳德科技有限公司 2023-03-20 點(diǎn)擊703次
鋰離子電池負(fù)極材料主要以石墨為主，隨著研發(fā)的不斷進(jìn)步，負(fù)極材料種類也在增多，新材料不斷被發(fā)現(xiàn)。負(fù)極材料種類可分為碳類和非碳類，碳類包括天然石墨、人造石墨、中間相炭微球、硬碳、軟碳等。非碳類包括硅基材料、鈦基材料、氮化物、金屬鋰等。這些物料中含有一定的鐵雜質(zhì)，再加工過程中也會(huì)帶入鐵雜質(zhì)；然而，隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益白熱化和對(duì)電池安全性的不斷追求，下游電池廠商對(duì)于降低鋰電原料中磁性異物的要求越來越強(qiáng)烈，磁性異物含量指標(biāo)已經(jīng)成為衡量電池級(jí)材料最重要的指標(biāo)之一。
鈦酸鋰的定義及優(yōu)勢(shì)
鈦酸鋰(LTO)是一種由金屬鋰和低電位過渡金屬鈦組成的復(fù)合氧化物，屬于AB2X4系列的尖晶石型固溶體。鈦酸鋰的理論克容量175mAh/g，實(shí)際克容量大于160mAh/g，是目前已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化的負(fù)極材料之一。鈦酸鋰自1996年被報(bào)道后，學(xué)術(shù)界對(duì)其研究熱情一直長(zhǎng)盛不衰，最早實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的報(bào)道可追溯至2008年?yáng)|芝發(fā)布的4.2Ah鈦酸鋰鋰負(fù)極動(dòng)力電池，標(biāo)稱電壓2.4V，能量密度67.2Whkg-1(131.6WhL-1)。
它的優(yōu)點(diǎn)包括：（1）零應(yīng)變性，鈦酸鋰晶胞參數(shù)a=0.836nm，充放電時(shí)鋰離子的嵌入脫出對(duì)其晶型結(jié)構(gòu)幾乎不產(chǎn)生影響，避免了充放電過程中材料伸縮導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)變化，從而具有極高的電化學(xué)穩(wěn)定性和循環(huán)壽命；（2）無析鋰風(fēng)險(xiǎn)，鈦酸鋰對(duì)鋰電位高達(dá)1.55V，首次充電不形成SEI膜，首次效率高，熱穩(wěn)定性好，界面阻抗低，低溫充電性能優(yōu)異，可-40℃充電；（3）三維快離子導(dǎo)體，鈦酸鋰是三維。
鋰離子電池負(fù)極材料鈦酸鋰的制作中除鐵及改性方法
鈦酸鋰存在電子導(dǎo)電率低、倍率性能差的缺點(diǎn)，針對(duì)其缺點(diǎn)，現(xiàn)在主要的改性方法有結(jié)構(gòu)納米化、碳包覆、離子摻雜、降低磁性雜質(zhì)等。
1、納米化法
納米化就是合成納米級(jí)的Li4Ti5O12，將材料粒徑控制在1-100nm之間。納米化可使材料的比表面積從小變大，讓電解液更好更全面的浸潤(rùn)電極活性材料，并且可以使Li+擴(kuò)散路徑變短的同時(shí)減小Li+擴(kuò)散阻力，從而幫助其電化學(xué)性能的提升。該方法缺點(diǎn)是，納米材料尺寸小、粘結(jié)性差、容易從集流體上脫落，而且較高的比表面積也會(huì)增加與電解液的反應(yīng)幾率，導(dǎo)致不可逆程度加深，一般用納米材料作為電極材料時(shí)開始容量衰減會(huì)很快，主要原因就是其高表面積所導(dǎo)致。
2、碳包覆法
包覆法是通過包覆來提高Li4Ti5O12的性能，這種方法要求包覆材料具有杰出的導(dǎo)電性，才能使復(fù)合材料的電導(dǎo)率有一定程度的提高。常見的包覆材料有金屬、碳材料、SnO2等。
碳包覆是一種高效且應(yīng)用較多的包覆改性方法。由于碳導(dǎo)電，因此當(dāng)材料外附著碳時(shí)，顆粒外的碳層可以在提高材料的導(dǎo)電性的同時(shí)，將顆粒隔離開，阻礙晶粒間團(tuán)聚，并迫使其不能繼續(xù)長(zhǎng)大。這種方法可以顯著提高材料的導(dǎo)電性，增強(qiáng)鋰離子擴(kuò)散速率，提高材料的倍率性能，同時(shí)減少其與電解液發(fā)生副反應(yīng)，減少脹氣現(xiàn)象；利用電磁漿料除鐵機(jī)和電磁干粉除鐵機(jī)降低磁性雜質(zhì)。一般來說，碳包覆工藝會(huì)將Li4Ti5O12或其前驅(qū)體與各種碳源混合，然后進(jìn)行高溫?zé)崽幚?。這種改性方法成本低、易于制備且原材料來源廣泛，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。但如何控制碳涂層的均勻性、厚度和導(dǎo)電性仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。
3、離子摻雜
摻雜改性鈦酸鋰可以細(xì)化鈦酸鋰的粒度，提高鈦酸鋰的電化學(xué)性能。通過摻雜，可以改變電荷轉(zhuǎn)移，也可引起Li+在材料內(nèi)部擴(kuò)散阻力的變化。研究表明摻雜能增加電導(dǎo)率和Li+擴(kuò)散速率，提升倍率和循環(huán)性能。下游電池廠商對(duì)于降低鋰電原料中磁性異物的要求越來越強(qiáng)烈，磁性異物含量指標(biāo)已經(jīng)成為衡量電池級(jí)材料最重要的指標(biāo)之一。
萬佳德科技公司憑借20多年的磁選行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，可以幫助客戶選擇電磁和永磁除鐵產(chǎn)品及配置，但仍建議客戶提供產(chǎn)品原料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)化驗(yàn)，以確定最適合的設(shè)備選型， 公司將致力于服務(wù)客戶，與客戶共同成長(zhǎng)進(jìn)步，成為中國(guó)新能源電池行業(yè)除磁專家。
參考資料：企業(yè)官網(wǎng)