锂电池正极三元材料技术现状与新型三元材料.docVIP

本文由ian_hu贡献 ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 三元材料技术现状与几款新型三元材料介绍 锂镍氧 锂钴氧 三元素系 锂锰氧 正极材 料 二元素系 磷酸铁锂系 锂钴氧 锂锰氧 价格低廉 放电比容量低 高温性能不佳 二价锰溶于电 解液 二元素系 锂镍氧 性能稳定 价格高 钴是有毒元 素 容量高 价格低廉 结构不稳定 合成难度大 磷酸铁锂系 循环性能好 低温性能差 合成的批次稳 定性差 三元素系 引入钴稳定其 二维层状结构 比容量高 放电倍率佳 安全性好 成本低 正极材料容量和电压关系图 三元材料（ 三元材料（LiNixCoyMnzO2）特征 优点 比容量高 循环寿命长 安全性能好 价格低廉 缺点 平台相对较低 首次充放电效率低 三元协 三元协同 效应 Co，减少阳离子混合占位，稳定层状结构 Ni，可提高材料的容量 Mn，降低材料成本，提高安全性和稳定性 目前商业化三元系列材料 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2具有和LiCoO2 十分 相似的α-NaFeO2 层状结构，其中过渡金 属元素Co、Ni、Mn 分别以+3 、+2 、+ 4 价态存在。锂离子占据岩盐结构的3a 位，镍、钴和锰离子占据3b 位，氧离子 占据6c 位。参与电化学反应的电对分别 为Ni 2+ / Ni 3 +、Ni 3 + / Ni 4 + 和Co 3 +/ Co 4 +。 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2在不同温度及倍率 下结构变化较小，所以材料具有很好的 稳定性。 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2由于采用镍锰取代 价格昂贵的钴，使材料具有相对低廉的 价格。 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的主要制备方法 溶胶-凝胶法 溶胶 凝胶法 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 喷雾干燥法 固相反应法 共沉淀法 氢氧化物共沉淀法 振实密度高 形貌容易控制 加工性能好 工业化主要方法 碳酸盐共沉淀法 振实密度较低 形貌难控制 加工性能差 Ni、Co、Mn离子混合液 沉淀剂 沉淀反应（PH、T、搅拌速度） 陈化、洗涤、过滤、干燥 前躯体 锂源 混合、球磨 烧结、粉碎分级 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 共沉淀法制备LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 共沉淀法制备 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的电化学性能及物理性能 河南思维能源材料有限公司研 制生产的球形或类球形三元正 极材料（TTM-812）用于锂离 子电池时，容量发挥稳定 （145mAh/g，2.8~4.2V， 1C），循环寿命长(800次， 1C)，高倍率放电性能佳 （15C），耐过充能力强，是 国内外同类产品的佼佼者。具 有LiCoO2的优良电化学性能和 更优良的安全性能，是替代 LiCoO2的理想正极材料；可逆 克容量、安全性能和循环性能 高/优于LiMn2O4。 2500 2000 1500 1000 500 10 20 30 40 50 60 70 80 2 Theta 项目 粒子形状 平均粒径(D50) 比表面积(BET法) Co+Ni+Mn量 振实密度 粉体PH值 Fe含量 Ca含量 Si Cd Pb 首次可逆容量（半电池） 充放电区间4.2~3.0，0.1C 首次充放电效率（半电池） 充放电区间4.2~3.0，0.1C 循环性能 (残留容量80%) 包装，净重 单位 μm m2/g % g/cm3 标准 类球形 8-12 0.20-0.50 58-60 2.50 11.0 ppm ppm ppm ppm ppm mAh/g % 次 KG 100 100 200 1 1 160 85~90 人造石墨800 天然石墨500 内铝塑真空包装， 外塑料桶装；25KG 充放电曲线（扣式电池） 首次充放电曲线 4.4 4.2 4 电 压 （ V） 3.8 3.6 3.4 3.2 3 2.8 0 20 40 60 80 100