AlPO 4 包覆改性Li 1.167 Ni 0.167 Co 0.167 Mn 0.5 O 2 鋰離子電池正極材料及循
發(fā)布時(shí)間：2021-03-04 17:56
通過(guò)共沉淀法合成Li1.167Ni0.167Co0.167Mn0.5O2正極材料,并以Al（NO3）3·6H2O、K2HPO4、六亞甲基四胺為反應(yīng)試劑,以檸檬酸–檸檬酸鈉作為緩沖溶液,通過(guò)調(diào)節(jié)溶液pH值控制AlPO4的成核與生長(zhǎng)速率,從而在富鋰材料Li1.167Ni0.167Co0.167Mn0.5O2顆粒表面均勻包覆AlPO4。研究了不同AlPO4包覆量對(duì)Li1.167Ni0.167Co0.167Mn0.5O2正極材料電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:1%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）AlPO4
【文章來(lái)源】：硅酸鹽學(xué)報(bào). 2020,48(10)北大核心
【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)
【部分圖文】：
樣品LNCM-1的XPS譜
此外，由對(duì)應(yīng)的頻率倒數(shù)的平方根(?–1/2)與阻抗實(shí)部(Z")的線性擬合圖的斜率，依據(jù)式(3)，可以計(jì)算鋰離子擴(kuò)散系數(shù)(D):其中：R為氣體常數(shù)；T為絕對(duì)溫度；A是正極材料的表面積；n是傳遞的電子數(shù)；F為Faraday常數(shù)；c是鋰離子的濃度；σ為Z"與?–1/2線性擬合的斜率[18]，計(jì)算結(jié)果如表3所示，可得D(LNCM)=3.17×10–15 cm2/s,D(LNCM-1)=9.03×10–15 cm2/s，包覆改性提高了材料的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)。圖5h為充電至4.8 V (即脫鋰態(tài))的差熱分析曲線，其中測(cè)試的樣品是由電池在手套箱中拆解取出正極片并添加0.1 m L電解液模擬實(shí)際熱演變過(guò)程。原始材料的初始放熱峰為177.5℃，產(chǎn)熱量為689 J/g，而包覆改性的樣品LNCM-1初始放熱峰提高到了233.8℃，產(chǎn)熱量降為302 J/g，表現(xiàn)出更好的熱穩(wěn)定性。熱穩(wěn)定性的提高可以歸因于：1) Al PO4包覆層減少了電極材料與電解液的直接接觸；2) Al PO4包覆在材料表面形成[PO4]3–四面體，磷酸鹽的熱穩(wěn)定性較高。表4為Al PO4包覆改性鋰離子電池正極材料的電化學(xué)性能對(duì)比，與文獻(xiàn)[7–8,19]相比，通過(guò)Al PO4包覆改性Li1.167Ni0.167Co0.167Mn0.5O2的正極材料具有較好的循環(huán)穩(wěn)定性。
圖1b是樣品的XRD譜。從圖1b可見(jiàn)，原始富鋰材料與3種不同包覆量的包覆改性材料的結(jié)晶度均較好，主要衍射峰均具有典型的ɑ-Na Fe O2型層狀結(jié)構(gòu)，屬于六方晶系，對(duì)應(yīng)于Li MO2相，和文獻(xiàn)[11]報(bào)道的完全吻合，無(wú)明顯雜相。此外，在2θ=20°～25°觀察到一些微弱的超晶格峰，這是由于Li2Mn O3相過(guò)渡金屬層中Li原子和Mn原子形成的有序陣列所致，也就是Li2Mn O3相的特征峰，空間群為C/2m，包覆改性并沒(méi)有影響材料的層狀結(jié)構(gòu)[12]。表1為樣品的晶格參數(shù)，c/a>4.9，說(shuō)明包覆前后材料仍具有很好的層狀結(jié)構(gòu)，并且所有樣品的I(003)/I(104)均大于1.2，說(shuō)明合成材料的鋰鎳混排程度較小，樣品LNCM-1具有最大的I(003)/I(104)比值，同時(shí)可以觀察到晶胞參數(shù)c以及晶胞體積相比于樣品LNCM有所增加，說(shuō)明可能有少量Al摻雜到晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)，這有利于鋰離子脫嵌，在一定程度上有利于改善材料電化學(xué)性能。圖1c是樣品的Raman光譜。由圖1c可見(jiàn)，原始富鋰材料與3種包覆改性材料均出現(xiàn)3個(gè)特征峰：A(423 cm-1)、B(475 cm-1)、C(593 cm-1),A峰對(duì)應(yīng)于單斜的Li2Mn O3組分，B峰和C峰分別對(duì)應(yīng)于Li MO2相的Eg彎曲模和A1g伸縮模，Raman光譜證明了4種樣品均具有層狀固溶體結(jié)構(gòu)[9]，說(shuō)明包覆改性并沒(méi)有對(duì)材料的體相結(jié)構(gòu)造成明顯的影響，這與圖1b的XRD分析結(jié)果是一致的。圖1d是樣品LNCM、樣品LNCM-1、樣品LNCM-3和樣品LNCM-5的紅外光譜。由圖1d可見(jiàn)，包覆之后的3種復(fù)合材料在特征峰D(1 050 cm-1)附近出現(xiàn)了特征峰，對(duì)應(yīng)于PO43–的反對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)，證明復(fù)合材料中存在PO43–基團(tuán)[13]。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]表面活性劑對(duì)Li7La3Zr2O12包覆富鋰錳基層狀正極材料的影響[J]. 彭繼明,陳玉華,李玉,胡思江,王紅強(qiáng),李慶余. 硅酸鹽學(xué)報(bào). 2016(04)
[2]Li1+xNi0.166Co0.166Mn0.667O2.175+x/2正極材料的噴霧干燥法合成及電化學(xué)性能[J]. 黃果,楊順毅,雷鋼鐵,黃友元,岳敏,胡社軍,任建國(guó),侯賢華. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2014(03)
本文編號(hào)：3063643
【文章來(lái)源】：硅酸鹽學(xué)報(bào). 2020,48(10)北大核心
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【部分圖文】：
樣品LNCM-1的XPS譜
此外，由對(duì)應(yīng)的頻率倒數(shù)的平方根(?–1/2)與阻抗實(shí)部(Z")的線性擬合圖的斜率，依據(jù)式(3)，可以計(jì)算鋰離子擴(kuò)散系數(shù)(D):其中：R為氣體常數(shù)；T為絕對(duì)溫度；A是正極材料的表面積；n是傳遞的電子數(shù)；F為Faraday常數(shù)；c是鋰離子的濃度；σ為Z"與?–1/2線性擬合的斜率[18]，計(jì)算結(jié)果如表3所示，可得D(LNCM)=3.17×10–15 cm2/s,D(LNCM-1)=9.03×10–15 cm2/s，包覆改性提高了材料的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)。圖5h為充電至4.8 V (即脫鋰態(tài))的差熱分析曲線，其中測(cè)試的樣品是由電池在手套箱中拆解取出正極片并添加0.1 m L電解液模擬實(shí)際熱演變過(guò)程。原始材料的初始放熱峰為177.5℃，產(chǎn)熱量為689 J/g，而包覆改性的樣品LNCM-1初始放熱峰提高到了233.8℃，產(chǎn)熱量降為302 J/g，表現(xiàn)出更好的熱穩(wěn)定性。熱穩(wěn)定性的提高可以歸因于：1) Al PO4包覆層減少了電極材料與電解液的直接接觸；2) Al PO4包覆在材料表面形成[PO4]3–四面體，磷酸鹽的熱穩(wěn)定性較高。表4為Al PO4包覆改性鋰離子電池正極材料的電化學(xué)性能對(duì)比，與文獻(xiàn)[7–8,19]相比，通過(guò)Al PO4包覆改性Li1.167Ni0.167Co0.167Mn0.5O2的正極材料具有較好的循環(huán)穩(wěn)定性。
圖1b是樣品的XRD譜。從圖1b可見(jiàn)，原始富鋰材料與3種不同包覆量的包覆改性材料的結(jié)晶度均較好，主要衍射峰均具有典型的ɑ-Na Fe O2型層狀結(jié)構(gòu)，屬于六方晶系，對(duì)應(yīng)于Li MO2相，和文獻(xiàn)[11]報(bào)道的完全吻合，無(wú)明顯雜相。此外，在2θ=20°～25°觀察到一些微弱的超晶格峰，這是由于Li2Mn O3相過(guò)渡金屬層中Li原子和Mn原子形成的有序陣列所致，也就是Li2Mn O3相的特征峰，空間群為C/2m，包覆改性并沒(méi)有影響材料的層狀結(jié)構(gòu)[12]。表1為樣品的晶格參數(shù)，c/a>4.9，說(shuō)明包覆前后材料仍具有很好的層狀結(jié)構(gòu)，并且所有樣品的I(003)/I(104)均大于1.2，說(shuō)明合成材料的鋰鎳混排程度較小，樣品LNCM-1具有最大的I(003)/I(104)比值，同時(shí)可以觀察到晶胞參數(shù)c以及晶胞體積相比于樣品LNCM有所增加，說(shuō)明可能有少量Al摻雜到晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)，這有利于鋰離子脫嵌，在一定程度上有利于改善材料電化學(xué)性能。圖1c是樣品的Raman光譜。由圖1c可見(jiàn)，原始富鋰材料與3種包覆改性材料均出現(xiàn)3個(gè)特征峰：A(423 cm-1)、B(475 cm-1)、C(593 cm-1),A峰對(duì)應(yīng)于單斜的Li2Mn O3組分，B峰和C峰分別對(duì)應(yīng)于Li MO2相的Eg彎曲模和A1g伸縮模，Raman光譜證明了4種樣品均具有層狀固溶體結(jié)構(gòu)[9]，說(shuō)明包覆改性并沒(méi)有對(duì)材料的體相結(jié)構(gòu)造成明顯的影響，這與圖1b的XRD分析結(jié)果是一致的。圖1d是樣品LNCM、樣品LNCM-1、樣品LNCM-3和樣品LNCM-5的紅外光譜。由圖1d可見(jiàn)，包覆之后的3種復(fù)合材料在特征峰D(1 050 cm-1)附近出現(xiàn)了特征峰，對(duì)應(yīng)于PO43–的反對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)，證明復(fù)合材料中存在PO43–基團(tuán)[13]。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]表面活性劑對(duì)Li7La3Zr2O12包覆富鋰錳基層狀正極材料的影響[J]. 彭繼明,陳玉華,李玉,胡思江,王紅強(qiáng),李慶余. 硅酸鹽學(xué)報(bào). 2016(04)
[2]Li1+xNi0.166Co0.166Mn0.667O2.175+x/2正極材料的噴霧干燥法合成及電化學(xué)性能[J]. 黃果,楊順毅,雷鋼鐵,黃友元,岳敏,胡社軍,任建國(guó),侯賢華. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2014(03)
本文編號(hào)：3063643
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