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锂离子电池高镍三元正极材料前驱体制备工艺难题2

 

5、 结果与讨论
1 )配位剂用量对前驱体形貌的影响:研究NH3·H2O的浓度对前驱体形貌的影响,具体制备条件如表1。

(1)对得到样品的形貌进行SEM 检测(如图1)。由图1知,当NH3·H2O浓度为4mol·L-1 时,形成了分布均匀的规则球状粒子,初生颗粒清晰的片层状结构,并形成合理的空隙利于混锂均匀及后期的高温烧结过程中颗粒的二次长大。

(2)此浓度配位剂用量能促使结构更致密而规则的前驱体生成,混锂烧结后还会产成更紧密牢固的二次正极颗粒,其在电池材料充放电过程中不易破碎、产生微裂纹,大大改善了其电化学性能。

2 )搅拌速度对前驱体结构的影响

(1)研究搅拌速度对前驱体结构的影响(制备条件见表2),不同搅拌速度条件下得到前驱体形貌如图2所示。

(2)随着搅拌速度的加大,颗粒的球形度和均匀度变得更好,不规则形状的小颗粒数量越来越少。当搅拌转速为780r·min-1和1040r·min-1时,产物的形貌都很好,B3比B2更加均匀,B3的颗粒比B1、B2要小。因此,1040r·min-1 的搅拌速度更好。

3) 反应温度对前驱体形貌的影响
(1)研究反应温度对前驱体形貌的影响,反应温度对前驱体形貌的影响结果见图3。

(2)由图3可知,温度比较高,有利于次生颗粒的生长。但反应温度过高,氢氧化锰沉淀物会被氧化成碱式氧化锰,粉末颜色逐渐变深(如图4),从而影响前驱体的后续混锂烧结,最终使其电化学性能变差。反应温度过低又会阻碍片层状一次晶粒的成核与生长,影响前驱体的结晶与长大。故前驱体合成的最佳反应温度为50℃(如图3c所示)。

4 )最佳条件下合成前驱体及正极材料的物相结构和形貌分析
(1)在最佳条件下(温度t=50℃、NH3·H2O浓度:4mol·L-1、搅拌速度:1040r·min-1)。制备得到的Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2前驱体的物相结构见图5a,从图5a可知,前驱体特征峰的位置与Ni(OH)2的标准卡片的主要峰位置基本一致,每个峰的位置都较为明显尖锐,表明在最佳反应条件下生成了Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2 前驱体。

(2)前驱体EDS能谱图见图6a,b。由图6a可知,前驱体由Ni、Co、Mn、O几种元素组成,Ni、Co、Mn几种元素的摩尔比接近8:1:1,说明成功合成Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2前驱体。由图6b可知,前驱体具有较高结晶度,以及优良的层状构造,从而产生了结构致密且元素分配平衡的球状粒子。

 

 

 

 

 

发布时间:2024/4/30 0:30:03 查看:101次

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