(3)将在最佳条件下合成的Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2 前驱体混锂烧结后得到三元正极材料NCM811的物相结构见图5b,由图5b可知,NCM811样品的衍射峰具有典型的层状结构(α-NaFeO2),公众号动力电池BMS,空间群为R-3m。样品的(003)和(104)峰的衍射强度比值为1.6,以及两个(006)/(102)、(108)/(110)双峰处出现明显劈裂,表明样品具有排列良好的层状结构、锂镍混排程度良好,越利于锂离子的脱嵌。
5) 电化学性能分析
(1)固定反应温度为t=50℃,搅拌速度为1040r·min-1,改变氨水浓度制备前驱体,经混锂烧结性能后获得三元正极材料,测试不同氨水浓度制备三元正极材料的物相结构,结果见图7a,b。由图7a可知,不同浓度氨水的条件下制备的三元正极材料均为典型的层状结构,氨水浓度为2、4、8mol·L-1样品的(003)和(104)峰的衍射强度比值分别为1.76、1.86、1.77,说明,氨水浓度为4mol·L-1时合成的三元正极材料的锂镍混排程度最小。
(2)以三元正极材料为活性正极材料组装成纽扣电池,测试纽扣式电池的初始充放电曲线和倍率性能。电化学性能结果如图7c,d。由图7c可知,氨水浓度为2mol·L-1的试样0.1C初始放电容量为195.2mAh g-1。在按不同氨水浓度制备的试样中,氨水浓度为4 mol·L-1时试样0.2C的放电容量最大达198.5mAh g-1,10C倍率的释放容积则达到132.7mAh·g-1,仅有33.15的低衰减率。相比之下,氨水浓度为2mol·L-1的试样和氨水浓度为 8 mol·L-1 的试样,衰减率分别为36.25和39.46(图7d),这表明了适当的氨水浓度促使结构更紧密而规则的前驱体产生,混锂在烧结时也能产生更紧密均匀的二次正极颗粒,并在充放电环境中显示了良好的倍率性能。
6、 结论:合适的工艺条件对NCM前驱体的合成至关重要。适宜的配位剂浓度对Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2粉体的促进作用。降低了从杂质产物中生成的Ni(OH)2、Co(OH)2或Mn(OH)2单相,从而改善了电化学性质;适当的搅拌方式,控制了粒子的不规则团聚并使之在充放电环境中不易破碎,从而改善了系统稳定性和倍率性能;温和的合成温度使自由的初生粒子有足够的时间在长大的次级粒子的表面找到合适的位置以形成密实牢固的二次颗粒,使其在充放电过程中不易发生断裂,提高了其电化学性能。结果显示,当温度t=50℃,NH3·H2O浓度为4mol·L-1,且搅拌速度约为1040r·min-1时生产的试样表现出高结晶度,排列良好的层状结构,以及组成紧密且按元素分配平衡的小球状颗粒。在电流范围2.7~4.3V,0.1C初始放电容量约为195.2mAh·g-1。其中放电容量最高的0.2C为198.5mAh·g-1,在10C倍率下可以达到132.7 mAhg-1的放电容量。仅有33.15的低衰减率。
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